專利名稱：一種釘頭保護貼片涂層超聲振動套平方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種振動套平方法及裝置，特別是涉及一種釘頭保護貼片涂層超聲振動套平方法及裝置，屬于涂層磨削加工和磨削設(shè)備部件技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)條件下，涂層加工尤其是固化高分子聚合材料涂層，常規(guī)加工存在加工動力不足、工藝系統(tǒng)剛性差等問題，切削效果不理想。例如一般飛機蒙皮上存在大量螺釘，釘頭在涂層噴涂過程之前需附上保護貼片，防止涂料進入釘孔，影響飛機的整體性能， 并方便之后的后續(xù)處理。而在在噴涂完成之后，需要將已被涂層包覆的保護貼片取下。大部分涂層固化物，內(nèi)含顆粒物。屬于類似碳纖維的涂層材料，硬度大，采用普通工具加工，切削力較大，刀具容易磨損，且容易發(fā)生粘刀現(xiàn)象，對釘頭的加工精度及效果影響較大，釘頭圓周毛刺嚴重。超聲振動套平切削力為脈沖型，幅值小于普通切削力，實際機械相應的平均力更小于普通切削力，特別是吃刀抗力為正負脈沖的抵消，使平均抗力僅為普通切削的百分之一量級。且由于振動的加入，粘刀現(xiàn)象明顯改善。隨著對飛機整體性能追求的不斷提高，對釘頭等部位的位置尺寸精度要求也不斷提高?，F(xiàn)有的釘頭保護貼片上的包覆涂層往往采取人工鏟平的方式，由于涂層硬度大等特點，鏟平加工困難，造成效率很低，且對刀具磨損堵塞嚴重。此外，鏟平后釘頭周圍毛刺較多，精度很低，并且加工過程中可能對周圍涂層造成損傷。采用超聲振動套平加工方式，有極強的精密加工能力，系統(tǒng)剛性高，套平后釘頭涂層尺寸精度及周圍涂層表面粗糙度顯著提尚。超聲振動換能器是超聲振動加工系統(tǒng)中最重要的組成部分，其設(shè)計效果直接影響加工的質(zhì)量。一般情況下，換能器自身有三種振動形式縱向振動、彎曲振動和扭轉(zhuǎn)振動，套平作為一種特殊磨削形式的，采用縱向振動有利于防止模具堵塞，從而提高加工效率。不同的振動形式對加工質(zhì)量的影響無疑是十分重要的。

發(fā)明內(nèi)容
1、目的本發(fā)明的目的是提供一種釘頭保護貼片涂層超聲振動套平方法及裝置， 采用該方法設(shè)計的裝置具有實現(xiàn)超聲振動加工的微細磨削能力，降低了磨削力。針對釘頭保護貼片包覆的涂層加工，提高了加工精度與加工效率。增加了超聲振動磨削技術(shù)的應用范圍。2、技術(shù)方案(1)請參見圖1、圖2所示，本發(fā)明一種釘頭保護貼片涂層超聲振動套平裝置，它是由金剛石套料鉆頭1，限位套2，緊固螺釘3，防爆外殼4，o型圈5，9，換能器6，導電環(huán)7A，滑環(huán)7B，密封板8，保持底座10和手動氣鉆11組成。其位置連接關(guān)系是金剛石套料鉆頭1通過螺紋連接與換能器6相連，限位套2通過螺紋與緊固螺釘3與防爆外殼4相連。在換能器6的前、后端分別放置密封ο型圈5，9。滑環(huán)7B通過螺釘固定在導電環(huán)7A上并與換能器6 —起通過螺紋固定在手動氣鉆11輸出軸上；密封板8設(shè)置于導電環(huán)7A與保持底座10之間，與防爆外殼4螺紋連接。防爆外殼 4與保持底座10配合，保持底座10通過螺釘固定在手動氣鉆11上實現(xiàn)整個套平裝置的固定。該金剛石套料鉆頭1是帶臺階的空心圓柱形零件，它采用45鋼上燒結(jié)軟銅基底的金剛砂制成，容易實現(xiàn)超聲振動諧振；如圖2所示。該限位套2是帶有臺階的空心錐形零件。其上設(shè)置有可視窗口、螺紋和螺紋孔。如圖3所示。該緊固螺釘3與ο型圈5，9及手動氣鉆11是按加工要求選定的市購產(chǎn)品。該防爆外殼4是帶臺階的圓柱狀筒形零件；其內(nèi)部設(shè)置有螺紋、通孔和ο形凹槽。 如圖4所示。該密封板8是中部為通孔，圓平面上均布螺紋孔的圓盤狀零件，它與導電環(huán)7A通過螺釘固定。如圖7所示。該保持底座10是邊緣有凹槽的圓盤狀零件，與防爆外殼4配合連接，其后端有螺紋孔，固定在手動氣鉆11上；如圖8所示。該換能器6是由變幅桿61、壓電陶瓷片組62和換能器后蓋板63組成，其間關(guān)系是壓電陶瓷片組62安裝在變幅桿61和和換能器后蓋板63之間，利用換能器后蓋板63的螺紋和變幅桿61上面螺紋將壓電陶瓷片組62壓緊。該變幅桿61是階梯圓柱形，用鈦合金或者鋁合金等輕質(zhì)材料構(gòu)成。它的功能是增大超聲振動的振幅；該壓電陶瓷片組62是兩組中間有通孔的圓環(huán)狀結(jié)構(gòu)陶瓷片，根據(jù)陶瓷片的粘結(jié)方式不同，換能器6可以產(chǎn)生單向超聲振動、橢圓超聲振動和扭轉(zhuǎn)超聲振動等幾種不同形式的振動；該換能器后蓋板63是中間帶有螺紋的圓環(huán)狀結(jié)構(gòu)，一般用45#鋼的金屬材料制成。如圖5所示。該導電環(huán)7A是中間開孔的圓柱形件，其圓面設(shè)置螺孔以固定滑環(huán)7B ；換能器6的導線連接在導電環(huán)7A的內(nèi)環(huán)上面，導電環(huán)7A外環(huán)導線連接超聲高頻電源。如圖6所示。套平加工時，金剛石套料鉆1與換能器6部分隨主軸旋轉(zhuǎn)，利用工裝精度，手動氣鉆11本身跳動精度，以及限位套2限位深度等，保證釘頭涂層套平加工的精度與效率。整個超聲系統(tǒng)組件通過3/8英制螺紋和手動氣鉆11輸出軸連接，由其提供動力，完成加工。(2)本發(fā)明一種釘頭保護貼片涂層超聲振動套平方法，該方法包括以下步驟步驟一保持底座10固定在手動氣鉆11的圓筒外壁上；用緊固螺釘頂死。步驟二 把換能器6安裝在手動氣鉆11的輸出軸上，將螺紋擰緊。步驟三把換能器6前后端安裝0型圈與防爆外殼4進行裝配；將防爆外殼4用密封擋板8密封并固定于保持底座10上。步驟四限位套2旋入防爆外殼4的前端螺紋，將金剛石套料鉆頭1安裝在換能器 6前端。步驟五超聲振動裝置即換能器6通過電纜連接超聲電源，金剛石套料鉆頭1產(chǎn)生超聲振動；步驟六換能器6后端通過螺紋與手動氣鉆11連接，由氣鉆11提供動力；步驟七將金剛石套料鉆頭1內(nèi)孔垂直套于加工的釘頭保護貼片涂層凸起。調(diào)整金剛石套料鉆頭1與限位套2之間相對位置，確保限位套2前端防滑墊塊21恰好貼合于飛機蒙皮涂層表面，用緊固螺釘3頂死。步驟八按動手動氣鉆11開關(guān)，使金剛石套料鉆頭1開始轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速約1200rpm， 在超聲振動輔助下，利用金剛石套料鉆頭11內(nèi)部的金剛砂磨削釘頭保護貼片涂層凸起圓周，直到涂層套落，完成加工。3、優(yōu)點及功效本發(fā)明一種釘頭保護貼片涂層超聲振動套平方法及裝置優(yōu)點在于(1)套平加工時利用套料鉆頭自動定心和限位套限深，保證了套平的加工精度和表面質(zhì)量；( 易于與其他形式的振動結(jié)合，設(shè)計復合振動套平裝置；C3)通過在換能器前端上安更換不同的刀具，可以實現(xiàn)不同尺寸釘頭涂層套平工作。(4)實現(xiàn)了涂層等材料的超聲振動加工，改善了其可加工性，拓展了涂層材料的加工范圍。


圖1是本發(fā)明超聲振動裝置的外部結(jié)構(gòu)圖。圖2是圖1的爆炸示圖。圖3是限位套的示意圖。圖4是防爆外殼的示意圖。圖5是換能器的示意圖。圖6是導電環(huán)和滑環(huán)的示意圖。圖7是密封板的示意圖。圖8是保持底座的示意圖。圖中1.金剛石套料鉆頭2.限位套21.防滑墊塊22.觀察窗口 23.緊固螺釘孔 24.內(nèi)螺紋3.緊固螺釘4.防爆外殼41. ο型凹槽42.螺紋5. ο型圈6.換能器61.變幅桿62.壓電陶瓷片組63.換能器后蓋7Α.導電環(huán)7Α1.螺紋孔7Α2.螺紋孔7Α3.螺紋孔板7Α4.螺紋孔7Β.滑環(huán)7Β1.螺紋孔7Β2.螺紋孔8.密封板81.螺紋孔82.螺紋孔 83.螺紋孔84.螺紋孔85.外圈螺紋9. ο型圈10.保持底座101.緊固螺釘孔
具體實施例方式下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的詳細說明。(1)請參見圖1、圖2和圖5所示，本發(fā)明是一種釘頭保護貼片涂層超聲振動套平裝置，該裝置由金剛石套料鉆頭1，限位套2，緊固螺釘3，防爆外殼4，ο型圈5，9，換能器6， 導電環(huán)7Α，滑環(huán)7Β，密封板8，保持底座10，手動氣鉆11組成。金剛石套料鉆頭1安裝在換能器6前段。刀具可以采用不同尺寸鉆頭相互替代。從而完成不同尺寸保護貼片的套取。 利用限位裝置限位套2，調(diào)節(jié)由金剛石套料鉆頭1伸出量，從而調(diào)節(jié)并確定刀具在涂層上的加工深度，從觀察窗22進行觀察，使防滑墊塊21與飛機蒙皮涂層表面貼合。緊固螺釘3安裝在緊固螺釘孔23內(nèi)，用于固定限位套2的位置。限位套2通過內(nèi)螺紋M與防爆外殼4 前端螺紋42連接。變幅桿61、壓電陶瓷片組62、換能器后蓋板63組成換能器6，通過在換能器6上施加超聲高頻電信號，金剛石套料鉆頭1產(chǎn)生超聲振動。利用變幅桿61增大超聲振動的振幅。壓電陶瓷片組62安裝在變幅桿61和換能器后蓋板63之間，利用換能器后蓋板63的螺紋和變幅桿61上面螺紋將壓電陶瓷片組62壓緊。根據(jù)陶瓷片的粘結(jié)方式不同，換能器6可以產(chǎn)生單向超聲振動、橢圓超聲振動和扭轉(zhuǎn)超聲振動等幾種不同形式的振動， 換能器6的導線連接在導電環(huán)7A的內(nèi)環(huán)上面。導電環(huán)7A外環(huán)導線和外部電纜連接，進而連接超聲高頻電源。請參見圖6、圖7和圖8所示，密封板8裝配在導電環(huán)7A與保持底座10之間，利用螺紋孔81、螺紋孔82、螺紋孔83、螺紋孔84和導電環(huán)7A上的螺紋孔7A1、螺紋孔7A2、螺紋孔7A3，螺紋孔7A4用普通M3螺釘相連。防爆外殼4內(nèi)嵌螺紋42與密封板8的外圈螺紋 85連接。請參見圖2、圖3和圖4所示，ο型圈5置于防爆外殼4的ο型凹槽41內(nèi)起密封作用?；h(huán)7Β通過螺釘固定在導電環(huán)7Α上并與換能器6 —起通過螺紋固定在手動氣鉆11輸出軸上；密封板8處于導電環(huán)7Α與保持底座10之間，與防爆外殼4螺紋連接。防爆外殼4 與保持底座10配合，ο型圈9置于密封板8與保持底座10之間；保持底座10通過緊固螺釘孔101固定在手動氣鉆11上。實現(xiàn)整個套平裝置的固定。套平加工時，金剛石套料鉆頭 1與換能器6部分隨主軸旋轉(zhuǎn)，利用工裝精度，手動氣鉆11本身跳動精度，以及限位套2限位深度等，保證釘頭涂層套平加工的精度與效率。整個超聲系統(tǒng)組件通過3/8英制螺紋和手動氣鉆11輸出軸連接，由其提供動力，參照以下參數(shù)表格完成加工。
權(quán)利要求
1.一種釘頭保護貼片涂層超聲振動套平裝置，其特征在于它是由金剛石套料鉆頭 (1)、限位套(2)、緊固螺釘⑶、防爆外殼(4)、0型圈(5)、(9)、換能器(6)、導電環(huán)(7A)、滑環(huán)(7B)、密封板(8)、保持底座(10)和手動氣鉆(11)組成；金剛石套料鉆頭(1)通過螺紋連接與換能器(6)相連，限位套( 通過螺紋與緊固螺釘( 與防爆外殼(4)相連；在換能器(6)的前、后端分別放置密封ο型圈(5)，(9)，滑環(huán)(7B)通過螺釘固定在導電環(huán)(7A)上并與換能器(6) —起通過螺紋固定在手動氣鉆(11)輸出軸上；密封板(8)設(shè)置于導電環(huán) (7A)與保持底座(10)之間，與防爆外殼⑷螺紋連接，防爆外殼⑷與保持底座(10)配合，保持底座(10)通過螺釘固定在手動氣鉆(11)上，實現(xiàn)整個套平裝置的固定；該金剛石套料鉆頭(1)是帶臺階的空心圓柱形零件，它采用45鋼上燒結(jié)軟銅基底的金剛砂制成，實現(xiàn)超聲振動諧振；該限位套( 是帶有臺階的空心錐形零件，其上設(shè)置有可視窗口、螺紋和螺紋孔； 該緊固螺釘(3)與0型圈(5)、(9)及手動氣鉆(11)是按加工要求選定的市購產(chǎn)品； 該防爆外殼(4)是帶臺階的圓柱狀筒形零件，其內(nèi)部設(shè)置有螺紋、通孔和ο形凹槽； 該密封板(8)是中部為通孔、圓平面上均布螺紋孔的圓盤狀零件，它與導電環(huán)(7A)通過螺釘固定；該保持底座(10)是邊緣有凹槽的圓盤狀零件，與防爆外殼(4)配合連接，其后端有螺紋孔，固定在手動氣鉆(11)上；該換能器(6)是由變幅桿(61)、壓電陶瓷片組(6 和換能器后蓋板(6 組成，壓電陶瓷片組(62)安裝在變幅桿(61)和換能器后蓋板(63)之間，利用換能器后蓋板(63)的螺紋和變幅桿(61)上面的螺紋將壓電陶瓷片組(6 壓緊；該變幅桿(61)是階梯圓柱形，用鋁、鈦合金輕質(zhì)材料構(gòu)成，它的功能是增大超聲振動的振幅；該壓電陶瓷片組(62)是兩組中間有通孔的圓環(huán)狀結(jié)構(gòu)陶瓷片，根據(jù)陶瓷片的粘結(jié)方式不同，換能器(6)可以產(chǎn)生單向超聲振動、橢圓超聲振動和扭轉(zhuǎn)超聲振動幾種不同形式的振動；該換能器后蓋板(6 是中間帶有螺紋的圓環(huán)狀結(jié)構(gòu)，用45#鋼的金屬材料制成；該導電環(huán)(7A)是中間開孔的圓柱形件，其圓面設(shè)置螺孔以固定滑環(huán)(7B)；換能器(6) 的導線連接在導電環(huán)(7A)的內(nèi)環(huán)上面，導電環(huán)(7A)外環(huán)導線連接超聲高頻電源；套平加工時，金剛石套料鉆(1)與換能器(6)部分隨主軸旋轉(zhuǎn)，利用工裝精度，手動氣鉆(11)本身跳動精度，以及限位套⑵限位深度，保證釘頭涂層套平加工的精度與效率，整個超聲系統(tǒng)組件通過3/8英制螺紋和手動氣鉆(11)輸出軸連接，由其提供動力，完成加工。
2.一種釘頭保護貼片涂層超聲振動套平方法，其特征在于該方法包括以下步驟 步驟一保持底座(10)固定在手動氣鉆(11)的圓筒外壁上，用緊固螺釘頂死； 步驟二 把換能器(6)安裝在手動氣鉆(11)的輸出軸上，將螺紋擰緊；步驟三把換能器(6)前后端安裝0型圈與防爆外殼(4)進行裝配；將防爆外殼(4)用密封擋板(8)密封并固定于保持底座(10)上；步驟四限位套( 旋入防爆外殼(4)的前端螺紋，將金剛石套料鉆頭(1)安裝在換能器(6)前端；步驟五超聲振動裝置即換能器(6)通過電纜連接超聲電源，金剛石套料鉆頭(1)產(chǎn)生超聲振動；步驟六換能器(6)后端通過螺紋與手動氣鉆(11)連接，由氣鉆(11)提供動力；步驟七將金剛石套料鉆頭(1)內(nèi)孔垂直套于加工的釘頭保護貼片涂層凸起，調(diào)整金剛石套料鉆頭(1)與限位套( 之間相對位置，確保限位套( 前端防滑墊塊恰好貼合于飛機蒙皮涂層表面，用緊固螺釘C3)頂死；步驟八按動手動氣鉆(11)開關(guān)，使金剛石套料鉆頭(1)開始轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速1200rpm，在超聲振動輔助下，利用金剛石套料鉆頭(11)內(nèi)部的金剛砂磨削釘頭保護貼片涂層凸起圓周，直到涂層套落，完成加工。
全文摘要
一種釘頭保護貼片涂層超聲振動套平方法及裝置，該裝置由由金剛石套鉆頭，限位套，緊固螺釘，防爆外殼，o型圈，換能器，滑環(huán)，導電環(huán)，密封板，保持底座，手動氣鉆組成，其間關(guān)系是金剛石套料鉆頭通過螺紋連接與換能器前端相連，限位套與防爆外殼相連。在換能器前，后端分別放置密封o型圈?；h(huán)通過螺釘固定在導電環(huán)上并與換能器相連；防爆外殼通過保持底座配合固定在手動氣鉆上。該套平方法，有八大步驟。采用本發(fā)明套平釘頭涂層，顯著提高工藝系統(tǒng)剛性與加工效率，其表面質(zhì)量大幅提升，精度得到顯著提高。它在涂層切削加工領(lǐng)域里具有實用價值和廣闊的應用前景。
文檔編號B24B1/04GK102198611SQ20111011965
公開日2011年9月28日 申請日期2011年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月10日
發(fā)明者姜興剛, 張國華, 張德遠, 李 誠 申請人:北京航空航天大學