[發明專利]一種弱剛度零件高速斷續超聲振動切削加工方法

有效

• 申請號: 201210200679.X
• 申請日: 2012-06-14
• 公開（公告）號: CN102717115A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發明（設計）人: 張德遠;隋翯;李文
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: B23B37/00
• 分類號: B23B37/00;B23B1/00;B24B1/04
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 李有浩

1.一種弱剛度零件高速斷續超聲振動切削加工方法，其特征在于：該加工方法是通過在現有車床上安裝超聲縱向振動切削裝置（30），并由超聲縱向振動切削裝置（30）產生的刀尖沿橢圓軌跡振動，結合車床控制端設計的大直徑深孔長軸的弱剛度零件的幾何特征，利用裝夾和定位工藝實現；具體加工方式為：

內孔鏜削條件：線速度8～12米/分，進給量0.08～0.1毫米/轉，切削深度0.05～0.1毫米；

內孔鏜削過程：裝夾已加工到所需余量的工件，夾緊要求距離卡盤位置10mm的跳動不大于0.002mm，右端面處的圓跳動不大于0.01mm，中心架支撐大直徑深孔長軸中心偏左10mm處，夾緊中心架（20），夾緊后要求工件中心軸與鏜削刀具（70）鏜桿中心軸同軸度在0.02毫米內，頂緊尾頂尖（40）；開始按照預先生成的刀具軌跡指令進行鏜削，直至加工到零件的規定尺寸；

高速精車削條件：線速度1000～1300米/分，進給量2～4毫米/秒，切削深度0.025～0.030毫米；

高速精車削過程：換刀程序執行，鏜削刀具（70）更換為超聲縱向振動切削裝置（30），頂緊機床液壓尾頂尖（40），準備進行外圓車削；頂緊后要求工件右端圓跳動不大于0.005mm；開始按照預先生成的刀具軌跡指令進行分步普通精車，當車削到加工余量剩余0.05mm后，程序自動中斷；

外圓車削條件：線速度1000～1300米/分，進給量2～4毫米/秒，切削深度0.008～0.010毫米，振動頻率20KHz，電壓50伏，電流1安培，雙邊振幅20微米；

外圓車削過程：換刀程序執行，應用超聲縱向振動切削裝置（30）準備進行外圓車削；頂緊后要求工件右端圓跳動不大于0.005mm；開始按照預先生成的刀具軌跡指令進行分步普通精車，當車到加工余量剩余0.05mm后，程序自動中斷；

改變支撐方式，然后進行第二刀、第三刀……外圓車削；

調轉工件，進行另一側的外圓車削，直至達到加工尺寸要求；

修磨右端中心孔條件：以中心孔磨床頂尖（50）頂緊工件左端中心孔，以中心孔磨床V型鐵（60）定位靠近右端中心孔的外圓表面，在中心孔磨床上修磨右端中心孔；修磨完成后著色檢驗，中心孔著色面積不小于95%且沿圓周不間斷；

修磨左端中心孔條件：以中心孔磨床頂尖（50）頂緊工件右端已修磨好的中心孔，以中心孔磨床V型鐵（60）定位靠近左端中心孔的外圓表面，在中心孔磨床上修磨左端中心孔；修磨完成后著色檢驗，中心孔著色面積不小于95%且沿圓周不間斷。

2.根據權利要求1所述的一種弱剛度零件高速斷續超聲振動切削加工方法，其特征在于：開啟預先調試好的振動車削裝置，在縱向上采用超聲縱向振動切削裝置（30）給刀具施加振幅為10μm的超聲頻率大振幅振動，通過調節振動驅動源的相位，使刀具的振動成為一個正弦軌跡的振動，使得此后的切削過程中刀具處于縱向振動狀態。

3.根據權利要求1所述的一種弱剛度零件高速斷續超聲振動切削加工方法，其特征在于：該方法在一個從a點至e點的振動周期中，高速超聲振動切削過程分為三個階段：a點→ｂ點為切入階段，ｂ點→ｃ點為切出階段，c點→e點為空切階段；在高速超聲振動切削過程中，刀具以振動平衡線為平衡位置做超聲頻率的振動。

4.根據權利要求1所述的一種弱剛度零件高速斷續超聲振動切削加工方法，其特征在于：超聲縱向振動切削裝置（30）包括有刀座（1）、超聲振動單元（2）、刀座前蓋（3）、前絕緣墊圈（4）、后絕緣墊圈（5）、刀座后蓋（6）和刀具（7）；

超聲振動單元（2）包括有壓緊螺釘（201）、后端蓋（202）、激勵源（203）、前端蓋及變幅桿（204）；

超聲振動單元（2）安裝在刀座（1）內，且超聲振動單元（2）中的前端蓋及變幅桿（204）上的變幅桿伸出刀座前蓋（3）；刀座前蓋（3）安裝在刀座（1）的前端，刀座后蓋（6）安裝在刀座（1）的后端；刀具（7）安裝在超聲振動單元（2）中的前端蓋及變幅桿（204）的刀槽中；

超聲振動單元（2）中的前端蓋及變幅桿（204）為一體加工成型的階梯軸結構，一端設有用于安裝刀具（7）的刀槽，另一端為平板面，且平板面的中心設有螺紋孔；激勵源（203）用于產生加工時的縱向方向的驅動力；壓緊螺釘（201）的螺紋段端順次穿過后端蓋（202）、激勵源（203）后，螺紋連接在前端蓋及變幅桿（204）的另一端的螺紋孔內，從而實現將后端蓋（202）、激勵源（203）和前端蓋及變幅桿（204）的緊固在一起。

5.根據權利要求1所述的一種弱剛度零件高速斷續超聲振動切削加工方法，其特征在于：是在數控車床上安裝了與之相匹配的超聲振動切削裝置。