【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于復合材料加工領域，更具體地，涉及一種超聲振動與激光輔助結合的陶瓷基復合材料鉆孔裝置。
技術介紹
1、陶瓷基復合材料是以陶瓷材料為基體與各類纖維、晶須等相復合的一類復合材料，陶瓷基體可以為氮化硅、碳化硅、氧化鋁等高溫結構陶瓷，這些先進陶瓷具有耐高溫、高強度和剛度、相對重量較輕、抗腐蝕等優異性能，而其弱點是具有脆性，處于應力狀態時，會產生裂紋，甚至會導致材料脆斷失效；而陶瓷材料作為基體與高強度、高彈性的纖維（例如碳纖維，二氧化硅纖維，氧化鋁纖維等）相復合，則會提高陶瓷韌性和可靠性，從而得到有優良強度和韌性的陶瓷基復合材料；陶瓷基復合材料在金屬不能耐受的溫度范圍內有很多的應用，包括航空航天等對高性能新材料應用需求較大的領域。
2、超聲振動輔助加工是一種將超聲振動與傳統的機械加工相結合的一種加工方法，它將高頻超聲振動附加在刀具或加工工件上，利用超聲振動的能量集中、瞬間作用、快速切削的特性，來改變材料的去除機理，改善加工過程及加工效果，超聲振動輔助加工在硬脆材料加工領域具有獨特的優勢，特別是其能顯著降低切削力，且加工方式為脈沖式高頻振動加工；超聲振動輔助加工技術已被廣泛應用于工程陶瓷、光學玻璃、單晶硅、硬質合金、復合材料等硬脆性材料的車削、鉆削、銑削以及磨削加工當中。
3、激光輔助加工的技術原理為：以高能量激光束作為熱源，通過直接加熱的方式使零件表面溫度升高、材料硬度下降，以達到使刀具加工時切削力減小的效果；因此激光輔助加工技術越來越多地被應用于多種硬脆材料等難加工材料的加工中；對于陶瓷基復合材料的孔
4、作為導彈、飛機等飛行器制造裝配過程中極為重要的工藝組成部分，孔加工要求保證加工質量，同時加工效率須提高到一定程度；隨著陶瓷基復合材料在航空航天制造中應用比重加大，加工質量差、效率低、工具磨損大等問題逐漸暴露出來，陶瓷基復合材料高硬耐磨且韌性較大的特性使得一般的加工方法易產生纖維斷裂拔出、孔出口處分層、基體斷裂、剝落、裂紋等缺陷嚴重影響制造質量；因此，需要一種方法，能實現對陶瓷基復合材料進行加熱軟化和振動間歇式切削，以提高加工質量和效率，一定程度上解決上述問題。
技術實現思路
1、本專利技術的目的是為解決上述問題，而提供了一種超聲振動與激光輔助結合的陶瓷基復合材料鉆孔裝置。
2、超聲振動與激光輔助結合的陶瓷基復合材料鉆孔裝置，該裝置包括固定部、主軸、主軸安裝部24、鉆頭1、超聲振動裝置；
3、述的主軸上部穿過固定部，與固定部軸接，主軸的上安裝部的頂端與固定部下端軸接；
4、所述的主軸的下安裝部的下端設有夾頭，固定鉆頭1；
5、所述的超聲振動裝置的壓電換能器51安裝在主軸上，設在主軸的上安裝部和下安裝部之間；
6、所述的超聲振動裝置包括超聲變幅桿50、壓電換能器51、電能傳輸系統52、超聲波發生器53；
7、所述超聲波發生器53設在固定部上，壓電換能器51、超聲變幅桿50設在主軸安裝部24；
8、所述的鉆頭1為直槽鉆，鉆頭1上設有鉆頭通孔10，所述的鉆頭通孔10為兩個，對稱設置在鉆頭1上的橫刃14兩側、排屑槽12之間；
9、所述的主軸的設有主軸激光通道41和光路調整裝置3，主軸激光通道41設在主軸的中心位置，光路調整裝置3設在主軸激光通道41下方，鉆頭1的上方，激光器6發出的激光，經光路調整裝置3，改變方向，進入鉆頭1的鉆頭通孔10，照射在待加工工件上；
10、所述的光路調整裝置3的鏡片盒為一個長方體，設有激光入口300、第一反射鏡301、第二反射鏡302、第三反射鏡303、分光鏡304、第一激光出口305和第二激光出口306；激光器6發出的激光經主軸激光通道41，從激光入口300進入光路調整裝置3，經第一反射鏡301反射至第二反射鏡302上，再反射至分光鏡304上，一半激光分配至第一激光出口305，另一半激光反射至第三反射鏡303，再反射至第二激光出口306，分別進入鉆頭1的兩個鉆頭通孔10；
11、所述的光路調整裝置3的鏡片盒的底部，采用透明材料密封；
12、所述的壓縮空氣通道（42）設在主軸激光通道（41）的周圍，壓縮空氣口31、壓縮空氣通道（42）、壓縮空氣口31與鉆頭通孔10相通。
13、本專利技術提供的一種超聲振動與激光輔助結合的陶瓷基復合材料鉆孔裝置，將激光加熱輔助、縱扭復合超聲振動與主軸旋轉鉆削加工三者有機結合；在本專利技術中，激光通過刀具上的鉆頭通孔給待加工區域加熱，并且在復合了由主軸帶來的旋轉運動和超聲振動裝置帶來的縱扭復合運動時，仍能通過光路調整裝置保證激光由刀具上的鉆頭通孔射出，以此降低待加工的陶瓷基復合材料工件硬度，減小鉆削力和扭矩；該加工裝置，在保證提高加工質量的同時兼顧加工效率，并減小刀具的磨損，一定程度上解決陶瓷基復合材料作為硬脆材料難加工的問題。
14、與現有技術相比，取得了以下有益技術效果：
15、1、本專利技術中將超聲振動輔助加工與激光加熱輔助加工結合，在已有的超聲振動輔助陶瓷基復合材料孔加工技術的基礎上，加入了激光加熱軟化待加工的陶瓷基復合材料，進一步減小切削力和扭矩，增加刀具壽命，一定程度上解決陶瓷基復合材料的孔加工出入口崩邊問題。
16、2、本專利技術中的鉆頭1選用了一種直槽鉆，其上設置兩貫穿前后的鉆頭通孔10，可以保證在不影響切削的同時實現激光加熱待加工工件的作用。
17、3、本專利技術中激光通過光路調整裝置3中的反射鏡和分光鏡304的調整，可使由中心射入的激光分為兩束對準鉆頭1上鉆頭通孔10的激光，而且不論鉆頭1運動到何種位置都能保證激光從鉆頭1上的鉆頭通孔10射出。
18、4、本專利技術中設置了壓縮空氣通入器7，壓縮空氣通道42，光路調整裝置3上的壓縮空氣口31和鉆頭1上的鉆頭通孔10，通過壓縮空氣通入器7通入壓縮氣體，在不干擾激光的情況下將切削產生的切屑進行清除，防止碎屑灰塵干擾光路。
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1.一種超聲振動與激光輔助結合的陶瓷基復合材料鉆孔裝置，其特征在于：它包括固定部、主軸、主軸安裝部（24）、鉆頭（1）、超聲振動裝置；
2.根據權利要求1所述的一種超聲振動與激光輔助結合的陶瓷基復合材料鉆孔裝置，其特征在于：?所述的超聲振動裝置的超聲波發生器（53）設在固定部上，通過電能傳輸系統（52）與壓電換能器（51）電器連接；壓電換能器（51）設有超聲變幅桿（50）。
3.根據權利要求1或2所述的一種超聲振動與激光輔助結合的陶瓷基復合材料鉆孔裝置，其特征在于：所述的鉆頭（1）為直槽鉆，鉆頭（1）上設有鉆頭通孔（10），所述的鉆頭通孔（10）為兩個，對稱設置在鉆頭（1）上的橫刃（14）兩側、排屑槽（12）之間。
4.根據權利要求3所述的一種超聲振動與激光輔助結合的陶瓷基復合材料鉆孔裝置，其特征在于：主軸上設有壓縮空氣口（31）、壓縮空氣通道（42），與鉆頭通孔（10）相通。
5.根據權利要求4所述的一種超聲振動與激光輔助結合的陶瓷基復合材料鉆孔裝置，其特征在于：
6.根據權利要求5所述的一種超聲振動與激光輔助結合的陶
7.根據權利要求6所述的一種超聲振動與激光輔助結合的陶瓷基復合材料鉆孔裝置，其特征在于：所述的光路調整裝置（3）的鏡片盒的底部，采用透明材料密封。
8.根據權利要求7所述的一種超聲振動與激光輔助結合的陶瓷基復合材料鉆孔裝置，其特征在于：所述的壓縮空氣通道（42）設有主軸激光通道（41）的周圍。
...【技術特征摘要】
1.一種超聲振動與激光輔助結合的陶瓷基復合材料鉆孔裝置，其特征在于：它包括固定部、主軸、主軸安裝部（24）、鉆頭（1）、超聲振動裝置；
2.根據權利要求1所述的一種超聲振動與激光輔助結合的陶瓷基復合材料鉆孔裝置，其特征在于：?所述的超聲振動裝置的超聲波發生器（53）設在固定部上，通過電能傳輸系統（52）與壓電換能器（51）電器連接；壓電換能器（51）設有超聲變幅桿（50）。
3.根據權利要求1或2所述的一種超聲振動與激光輔助結合的陶瓷基復合材料鉆孔裝置，其特征在于：所述的鉆頭（1）為直槽鉆，鉆頭（1）上設有鉆頭通孔（10），所述的鉆頭通孔（10）為兩個，對稱設置在鉆頭（1）上的橫刃（14）兩側、排屑槽（12）之間。
4.根據權利要...
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉強，紀艦豐，王翠，易繼開，于鑫，任沭安，周曉勤，
申請(專利權)人：吉林大學，
類型：發明
國別省市：
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