一種超聲波打孔機的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種超聲波打孔機，包括機架和設(shè)置在機架上的鉆桿；鉆桿包括螺桿、鉆尾、壓電陶瓷、連接盤、縱扭超聲波轉(zhuǎn)換器、圓錐臺、鉆頭和撞塊；鉆尾、壓電陶瓷、連接盤、縱扭超聲波轉(zhuǎn)換器和圓錐臺從上到下依次固定連接；圓錐臺的小端朝下設(shè)置；鉆頭包括大圓柱和固定在大圓柱下表面的小圓柱，大圓柱和小圓柱的軸線位置重合，大圓柱上表面的中心開有圓形空腔，圓形空腔的上端設(shè)有與螺桿相配合的螺紋；螺桿穿過鉆尾、壓電陶瓷、連接盤、縱扭超聲波轉(zhuǎn)換器和圓錐臺與所述鉆頭連接；撞塊設(shè)置在圓形空腔內(nèi)，撞塊可在螺桿和圓形空腔底部之間活動。通過上述方式，本實用新型能夠合成縱向超聲波和扭轉(zhuǎn)超聲波，耦合超聲波和聲波的能量。
【專利說明】
一種超聲波打孔機
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實用新型涉及制造技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種超聲波打孔機。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著時代的進(jìn)步和科技的發(fā)展，直徑小于Imm的微小孔已經(jīng)廣泛地出現(xiàn)在我們生活中的各個領(lǐng)域，重要的如航空、航天、軍工等方面的尖端零部件，普通的如電路板、IT產(chǎn)業(yè)、噴絲板、噴油嘴、模具、醫(yī)療衛(wèi)生用具及鐘表等民用零件，微小孔可謂無處不在。微小孔加工，特別是大深徑比微小孔的加工尤其困難。其次，需要加工微小孔的零件材料，一般多為高強度高硬度的難加工材料，如耐熱鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷、金剛石等。因此，它是一個國際上普遍關(guān)注的加工工藝難題。
[0003]超聲加工方法適用于各種硬脆材料、尤其是可以加工不導(dǎo)電的非金屬絕緣材料，如在玻璃板上精密加工微小孔以及加工金剛石模具的變截面圓孔和異型孔。超聲加工是給工具或工件沿一定方向施加超聲頻振動進(jìn)行振動加工的方法。超聲加工技術(shù)近幾十年來得到了迅速發(fā)展，在硬脆材料(如玻璃、工程陶瓷、石英及大理石等)的加工方面取得了良好的效果。超聲加工系統(tǒng)中超聲振動系統(tǒng)即超聲加工振子是其核心部件，一般包括換能器、變幅桿以及加工工具等。超聲變幅桿在高聲強超聲設(shè)備的振動系統(tǒng)中非常重要，主要作用是把機械振動質(zhì)點位移或速度放大，或者是將超聲能量集中在較小的面積上，即聚能作用。
[0004]目前，超聲加工技術(shù)存在的主要問題是:在進(jìn)行微細(xì)加工時由于振幅小、功率小，加工速度偏低。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型主要解決的技術(shù)問題是提供一種超聲波打孔機，能夠合成縱向超聲波和扭轉(zhuǎn)超聲波，耦合超聲波和聲波的能量，從而提高加工振幅、功率以及加工速度，實現(xiàn)高效、輕巧、低能耗的鉆孔加工;其結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的一個技術(shù)方案是:提供一種超聲波打孔機，包括:機架和設(shè)置在機架上的鉆桿;所述鉆桿包括螺桿、鉆尾、壓電陶瓷、連接盤、縱扭超聲波轉(zhuǎn)換器、圓錐臺、鉆頭和撞塊;所述鉆尾、壓電陶瓷、連接盤、縱扭超聲波轉(zhuǎn)換器和圓錐臺從上到下依次固定連接，鉆尾、壓電陶瓷、連接盤和縱扭超聲波轉(zhuǎn)換器均呈圓柱型，且鉆尾、壓電陶瓷、連接盤、縱扭超聲波轉(zhuǎn)換器的軸線和圓錐臺的軸線位置重合;所述縱扭超聲波轉(zhuǎn)換器外圈的底端設(shè)有一圈螺旋槽;所述圓錐臺的小端朝下設(shè)置;所述鉆頭包括大圓柱和固定在大圓柱下表面的小圓柱，大圓柱和小圓柱的軸線位置重合，大圓柱上表面的中心開有圓形空腔，圓形空腔的上端設(shè)有與所述螺桿相配合的螺紋;所述螺桿穿過鉆尾、壓電陶瓷、連接盤、縱扭超聲波轉(zhuǎn)換器和圓錐臺與所述鉆頭連接;所述撞塊設(shè)置在圓形空腔內(nèi)，撞塊可在螺桿和圓形空腔底部之間活動。
[0007]優(yōu)選的，所述機架包括底板、立柱、連接板和工作臺；所述立柱垂直固定在所述底板上，立柱中部設(shè)有凸臺，凸臺上方的立柱外圈上設(shè)有螺紋，螺紋上配合設(shè)置有螺母，螺母與凸臺之間的立柱上套有彈簧，彈簧的上下端分別抵在螺母的下表面和凸臺的上表面;所述連接板的一端可滑動的套設(shè)在螺母與彈簧之間的立柱上，連接板的另一端開有圓孔，所述鉆桿穿過圓孔固定在連接板上;所述工作臺相對鉆桿固定在所述底板上。
[0008]優(yōu)選的，所述螺桿與所述鉆尾、壓電陶瓷、連接盤、縱扭超聲波轉(zhuǎn)換器、圓錐臺固定連接。
[0009]優(yōu)選的，所述連接盤直徑大于所述連接板上圓孔的直徑，連接盤的下表面抵在連接板的上表面上，連接盤通過螺栓與連接板固定連接。
[0010]優(yōu)選的，所述壓電陶瓷包括若干個陶瓷片，陶瓷片兩兩之間同極相對設(shè)置。
[0011]本實用新型的有益效果是:本實用新型能夠合成縱向超聲波和扭轉(zhuǎn)超聲波，耦合超聲波和聲波的能量，從而提高加工振幅、功率以及加工速度，實現(xiàn)高效、輕巧、低能耗的鉆孔加工。
【附圖說明】
[0012]圖1是本實用新型一種超聲波打孔機一較佳實施例的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2是本實用新型一種超聲波打孔機的鉆桿的透視主視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖3是本實用新型一種超聲波打孔機的鉆桿的壓電陶瓷的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]附圖中各部件的標(biāo)記如下:1、立柱;2、凸臺；3、螺母;4、彈簧;5、連接板;6、鉆桿;7、底板;8、工作臺；61、鉆尾;62、壓電陶瓷;63、連接盤;64、縱扭超聲波轉(zhuǎn)換器;65、圓錐臺；66、鉆頭;67、螺桿;68、撞塊。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對本實用新型的較佳實施例進(jìn)行詳細(xì)闡述，以使本實用新型的優(yōu)點和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對本實用新型的保護(hù)范圍做出更為清楚明確的界定。
[0017]請參閱圖1至圖3，本實用新型實施例包括:
[0018]—種超聲波打孔機，包括:底板7、立柱1、連接板5、鉆桿6和工作臺8;所述立柱I垂直固定在所述底板7上，立柱I中部設(shè)有凸臺2，凸臺2上方的立柱I外圈上設(shè)有螺紋，螺紋上配合設(shè)置有螺母3，螺母3與凸臺2之間的立柱I上套有彈簧4，彈簧4的上下端分別抵在螺母3的下表面和凸臺2的上表面;旋轉(zhuǎn)螺母3可壓縮或展開彈簧4。所述連接板5的一端可滑動的套設(shè)在螺母3與彈簧4之間的立柱I上，連接板5的另一端開有圓孔，所述鉆桿6穿過圓孔設(shè)置在連接板5上；旋轉(zhuǎn)螺母3使螺母3在立柱I上上下移動可調(diào)節(jié)連接板5在立柱I上的相對位置，從而控制鉆桿6相對底板7的距離;使用時，可以調(diào)節(jié)螺母3壓縮彈簧4，連接板5向下移動，使鉆桿6頭部與工作臺8上的工件接觸并產(chǎn)生一定的預(yù)壓力，能夠提高加工效果，還可以防止鉆頭66偏轉(zhuǎn)。所述工作臺8相對鉆桿6固定在所述底板7上;能夠便于對工作臺8上的工件進(jìn)行打孔。所述鉆桿6包括螺桿67、鉆尾61、壓電陶瓷62、連接盤63、縱扭超聲波轉(zhuǎn)換器64、圓錐臺65、鉆頭66和撞塊68。所述壓電陶瓷62包括若干個陶瓷片，陶瓷片兩兩之間同極相對設(shè)置;采用同極相對放置，能夠保證多塊陶瓷片同時伸長或收縮;施加一定頻率的電信號作用在鉆桿6的壓電陶瓷62上，該電信號與鉆桿6的一階縱振頻率接近，這樣可使鉆桿6產(chǎn)生共振，從而產(chǎn)生較大的振動幅度;壓電陶瓷62產(chǎn)生的縱向超聲波振動沿著鉆桿6傳遞可形成縱向超聲波。所述鉆尾61、壓電陶瓷62、連接盤63、縱扭超聲波轉(zhuǎn)換器64和圓錐臺65從上到下依次固定連接，鉆尾61、壓電陶瓷62、連接盤63和縱扭超聲波轉(zhuǎn)換器64均呈圓柱型，且鉆尾61、壓電陶瓷62、連接盤63、縱扭超聲波轉(zhuǎn)換器64的軸線和圓錐臺65的軸線位置重合;所述連接盤63直徑大于所述連接板5上圓孔的直徑，連接盤63的下表面抵在連接板5的上表面上，連接盤63通過螺栓與連接板5固定連接;從而將鉆桿6固定安裝在連接板5上。所述縱扭超聲波轉(zhuǎn)換器64外圈的底端設(shè)有一圈螺旋槽，能夠?qū)⒁徊糠滞ㄟ^螺旋槽的縱向超聲波轉(zhuǎn)換為扭轉(zhuǎn)超聲波，扭轉(zhuǎn)超聲波可與縱向超聲波合成，對工件進(jìn)行鉆孔加工時，既有縱向撞擊作用，同時還有徑向剪切作用力，從而提高鉆孔效率；同時螺旋槽的節(jié)距盡可能小，可以減少螺旋槽對鉆桿6縱向振動的影響。所述圓錐臺65的小端朝下設(shè)置;圓錐臺65能夠放大縱向超聲波和扭轉(zhuǎn)超聲波的振幅。所述鉆頭66包括大圓柱和固定在大圓柱下表面的小圓柱，大圓柱和小圓柱的軸線位置重合，大圓柱上表面的中心開有圓形空腔，圓形空腔的上端設(shè)有與所述螺桿67相配合的螺紋;所述螺桿67穿過鉆尾61、壓電陶瓷62、連接盤63、縱扭超聲波轉(zhuǎn)換器64和圓錐臺65與所述鉆頭66連接，螺桿67與所述鉆尾61、壓電陶瓷62、連接盤63、縱扭超聲波轉(zhuǎn)換器64、圓錐臺65固定連接;所述撞塊68設(shè)置在圓形空腔內(nèi)，撞塊68可在螺桿67和圓形空腔底部之間活動；由于超聲波的作用，撞塊68在螺桿67和圓形空腔之間高速振動與撞擊，呈現(xiàn)復(fù)雜的非線性動力學(xué)行為，起到類似于高頻錘擊和聚能的效果，可以實現(xiàn)超聲波與聲波能量的耦合，即將部分超聲波振動轉(zhuǎn)換為較大振幅、更利于破碎材料顆粒的聲波振動能量;采用超聲波和聲波耦合可以增大功率體積比、易實現(xiàn)高頻振動和控制，故結(jié)構(gòu)體積小、重量輕，且整個裝置不需要潤滑，無旋轉(zhuǎn)運動也能獲得較好的鉆孔效率，更重要的是，通過非線性動力學(xué)調(diào)節(jié)可有效緩解介質(zhì)的反沖擊力，所需鉆進(jìn)的壓力低，不需要大的軸向壓力，使得整個超聲波打孔機結(jié)構(gòu)簡單。
[0019]使用時，先調(diào)節(jié)螺母3壓縮彈簧4，連接板5向下移動，使鉆桿6頭部與工作臺8上的工件接觸并產(chǎn)生一定的預(yù)壓力;然后施加一定頻率的電信號作用在鉆桿6的壓電陶瓷62上，便可進(jìn)行超聲波打孔。
[0020]本實用新型能夠合成縱向超聲波和扭轉(zhuǎn)超聲波，耦合超聲波和聲波的能量，從而提高加工振幅、功率以及加工速度，實現(xiàn)高效、輕巧、低能耗的鉆孔加工;其結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。
[0021]以上所述僅為本實用新型的實施例，并非因此限制本實用新型的專利范圍，凡是利用本實用新型說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本實用新型的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種超聲波打孔機，其特征在于，包括:機架和設(shè)置在機架上的鉆桿;所述鉆桿包括螺桿、鉆尾、壓電陶瓷、連接盤、縱扭超聲波轉(zhuǎn)換器、圓錐臺、鉆頭和撞塊;所述鉆尾、壓電陶瓷、連接盤、縱扭超聲波轉(zhuǎn)換器和圓錐臺從上到下依次固定連接，鉆尾、壓電陶瓷、連接盤和縱扭超聲波轉(zhuǎn)換器均呈圓柱型，且鉆尾、壓電陶瓷、連接盤、縱扭超聲波轉(zhuǎn)換器的軸線和圓錐臺的軸線位置重合;所述縱扭超聲波轉(zhuǎn)換器外圈的底端設(shè)有一圈螺旋槽;所述圓錐臺的小端朝下設(shè)置;所述鉆頭包括大圓柱和固定在大圓柱下表面的小圓柱，大圓柱和小圓柱的軸線位置重合，大圓柱上表面的中心開有圓形空腔，圓形空腔的上端設(shè)有與所述螺桿相配合的螺紋;所述螺桿穿過鉆尾、壓電陶瓷、連接盤、縱扭超聲波轉(zhuǎn)換器和圓錐臺與所述鉆頭連接;所述撞塊設(shè)置在圓形空腔內(nèi)，撞塊可在螺桿和圓形空腔底部之間活動。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲波打孔機，其特征在于:所述機架包括底板、立柱、連接板和工作臺；所述立柱垂直固定在所述底板上，立柱中部設(shè)有凸臺，凸臺上方的立柱外圈上設(shè)有螺紋，螺紋上配合設(shè)置有螺母，螺母與凸臺之間的立柱上套有彈簧，彈簧的上下端分別抵在螺母的下表面和凸臺的上表面;所述連接板的一端可滑動的套設(shè)在螺母與彈簧之間的立柱上，連接板的另一端開有圓孔，所述鉆桿穿過圓孔固定在連接板上;所述工作臺相對鉆桿固定在所述底板上。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲波打孔機，其特征在于:所述螺桿與所述鉆尾、壓電陶瓷、連接盤、縱扭超聲波轉(zhuǎn)換器、圓錐臺固定連接。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種超聲波打孔機，其特征在于:所述連接盤直徑大于所述連接板上圓孔的直徑，連接盤的下表面抵在連接板的上表面上，連接盤通過螺栓與連接板固定連接。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種超聲波打孔機，其特征在于:所述壓電陶瓷包括若干個陶瓷片，陶瓷片兩兩之間同極相對設(shè)置。
【文檔編號】B28D7/00GK205466777SQ201620019109
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年1月11日
【發(fā)明人】汪紅兵
【申請人】蘇州市職業(yè)大學(xué)