[發(fā)明專利]脈沖力作用的數(shù)控加工方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010165441.9
• 申請日: 2010-05-07
• 公開（公告）號: CN101837553A
• 公開（公告）日: 2010-09-22
• 發(fā)明（設計）人: 張建中;張躍
• 申請（專利權）人: 沈陽航空航天大學
• 主分類號: B23Q5/34
• 分類號: B23Q5/34
• 代理公司: 沈陽維特專利商標事務所 21229
• 代理人: 甄玉荃

技術領域：本發(fā)明涉及一種機械加工方法，尤其是一種脈沖力作用的數(shù)控加工方法。

背景技術：數(shù)控加工技術在機械制造領域應用日益廣泛，是機械制造關鍵技術。然而在數(shù)控加工過程中，刀具和工件連續(xù)的擠壓切削，形成如圖1的切削力波形作用于工藝系統(tǒng)。在這種波形的作用下，形成了普通切削的切削機理。切削過程中刀具和工件產生強烈的擠壓，切削力大，切削溫度高，刀具磨損嚴重；加工精度和表面質量差；對于難加工材料切削效率低，特別是對于淬硬材料(大于40HRC以上)，加工很難進行。

發(fā)明內容：針對上述現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供了一種脈沖力作用的數(shù)控加工方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是：脈沖力作用的數(shù)控加工方法，利用數(shù)控加工設備的數(shù)字控制系統(tǒng)，通過編程指令使工件按照所需的邏輯進給，實現(xiàn)脈沖力作用的振動切削機理。所述的邏輯進給是使工件按照加工要求實現(xiàn)工件的脈沖進給，即工件沿所需進給路線進給F長度，再沿原路徑快速回退B長度，且F＞B，然后再進給F，快速回退B，如此循環(huán)，直到完成整個表面的加工。通過調節(jié)F和B的進給長度、進給和回退速度可以調節(jié)切削頻率和每個脈沖的切削長度，控制加工過程和加工效果。

脈沖力作用的數(shù)控加工可以加工普通數(shù)控加工難以加工的材料，可以加工高溫合金等難加工材料，還可以加工硬度大于40HRC淬硬材料。這種切削的切削力波形創(chuàng)生了新的切削機理，選擇合適的加工參數(shù)，切削過程穩(wěn)定，切削力大為降低，切削溫度室溫化，刀具耐用度大大提高，加工精度和表質量都達到非常理想的效果。脈沖力作用數(shù)控加工與超聲波振動切削、低頻振動切削不同之處是利用數(shù)控設備本身的邏輯控制系統(tǒng)實現(xiàn)振動加工機理的，而超聲波振動切削和低頻振動切削是有專門的激振裝置實現(xiàn)振動切削的。

附圖說明：

圖1是普通數(shù)控加工切削力波形圖

圖2是脈沖力作用的數(shù)控加工切削力波形圖。

圖1中，F(xiàn)為切削抗力，t為時間，F(xiàn)_Asinωt為切削抗力的交流分量，F(xiàn)_mean為平均切削抗力；圖2中F(t)表示切削力是時間的函數(shù)，t為時間，t_c為切削時間，F(xiàn)為脈沖切削力的幅值，T為周期。

具體實施方式：

利用數(shù)控機床的邏輯功能，編制數(shù)控程序，使工件按照所需的邏輯關系進給，實現(xiàn)如圖2所示的脈沖力波形作用于工藝系統(tǒng)，產生脈沖力作用的振動切削機理，以獲得振動加工的工藝效果。工作臺在一個進給周期中，切削時間為t_c，切削長度就可控制。脈沖加工的頻率通過調節(jié)F和B的進給步長和速度得以調節(jié)，以滿足不同工藝系統(tǒng)要求。但是進給和回退速度是受到機床機電性能限制的。條件允許可開發(fā)脈沖力作用的數(shù)控加工設備，使其有更優(yōu)越的機電性能，工作臺有更大的加速性能，以高的速度回退，反應靈敏，切削頻率和參數(shù)范圍寬，就能更加充分發(fā)揮脈沖力作用的切削機理，加工效率更高。

脈沖力作用數(shù)控加工可以有二種方式得以實現(xiàn)。第一是在現(xiàn)有的數(shù)控加工機床或加工中心中進行。這種加工可以不增加和改造設備，是利用現(xiàn)有的設備控制系統(tǒng)完成工作臺(工件安裝在工作臺上)的脈沖進給。這種方式存在的問題是切削頻率受到設備機電性能的限制，頻率較低。第二種方式是按照脈沖力作用數(shù)控加工要求，開發(fā)高性能的進給系統(tǒng)，具有快速反應的機電系統(tǒng)。最好是控制軟件固化有可選擇的脈沖進給功能。

兩種方式都可以實現(xiàn)脈沖力作用的數(shù)控加工，與普通數(shù)控加工不同的是脈沖力作用的數(shù)控加工工作臺是脈沖進給的，只要實現(xiàn)工作臺脈沖進給就可以進行脈沖力作用的數(shù)控銑削，脈沖力作用的數(shù)控孔加工，脈沖力作用的振動攻絲。振動攻絲需要工作臺按照螺旋方式進給和回退。孔加工需要工作臺給工件沿圓周方向的振動。脈沖力作用數(shù)控銑削應沿切削路徑振動進給。