[發明專利]超聲波后置單向振動車削方法

無效

• 申請號: 201210316539.9
• 申請日: 2012-08-31
• 公開（公告）號: CN102806361A
• 公開（公告）日: 2012-12-05
• 發明（設計）人: 趙顯華
• 申請（專利權）人: 趙顯華
• 主分類號: B23B1/00
• 分類號: B23B1/00;B06B1/02
• 代理公司: 濟南日新專利代理事務所 37224
• 代理人: 王書剛

技術領域

本發明涉及一種在車床上對工件進行超聲波車削的方法，屬于超聲波車削技術領域。

背景技術

超聲波振動車削，是指使車刀以振動頻率f=16-50KHz、振幅a=10-25μm的超聲波范圍的振動頻率和小振幅沿切削方向進行的車削。利用這種振動切削，可在普通車床上實現超精密加工，即可以達到圓度、圓柱度、平面度、平行度、直線度均接近零誤差，實現以車代磨。應用超聲波車削具有如下優點：1.切削力降低：振動車削從微觀上看是一種脈沖切削，刀具在一個振動周期中的有效切削時間極短，一個振動周期內絕大部分時間刀具與切屑完全分離，所以其平均切削力遠小于相同切削參數時的普通車削，約為普通車削時切削力的1/3-1/10；?2.加工精度提高：由于振動車削是一種脈沖切削，刀具與工件完全分離，所以沒有普通車削時的“讓刀”現象，即每個切削瞬間刀刃所處的位置保持不變，從而提高了加工精度，即使在只有小于0.01mm的微小吃刀深度，也能按預定的切削深度進行精密加工。同時，粗糙度值明顯降低，可以達到理論表面粗糙度；3.切削溫度保持室溫狀態，同樣基于振動車削是脈沖切削的原因，刀具不與工件和切屑摩擦，切削熱量大大減少；4.工件不產生變形，沒有毛刺；被加工零件呈現“剛性化”，切削后的工件表面呈彩虹效果；5.車削過程穩定，有效消除顫振，不產生積屑瘤；切削液的冷卻、潤滑作用提高；刀具壽命提高，工件耐磨性和耐腐蝕性提高。振動車削主要應用于：1.耐熱鋼、鈦合金、恒彈性合金、高溫合金、不銹鋼、冷硬鑄鐵、工程陶瓷和花崗巖等難加工材料的加工；2.加工淬硬鋼零件；3.成型車削；4.細長桿件及薄壁件加工；5.超精密加工；6.超細直徑零件加工。

已有的超聲波振動車削技術有圖1所示的彎曲振動超聲車削技術和圖2所示的縱向振動-彎曲振動超聲車削技術。彎曲振動超聲車削技術是：與換能器3連接的變幅桿2直接固定連接在車刀1的后端，變幅桿2與車刀1方向一致，，變幅桿2和換能器3的外部設置一個保護套8，換能器3與超聲波發生器相連，換能器3將電振蕩信號轉換成超聲頻機械振動，變幅桿2將換能器3的超聲頻機械振動放大后傳遞給車刀1，推動刀頭做彎曲振動。縱向振動-彎曲振動超聲車削技術是將與換能器3連接的變幅桿2通過螺栓垂直固定連接在車刀1的后部（在車刀1的后端與刀架4之間）。這兩種方式都是使變幅桿2和車刀1固定連接為一體，將車刀1通過螺栓5和壓塊7裝夾在刀架4上，同時通過螺栓和壓塊作用在車刀1上的壓力點A和B必須在超聲波輸出的節點上。變幅桿2在換能器3帶動下對車刀1產生超聲波振動。

中國專利文獻?CN101633046B公開了一種《超聲波振動車削專用裝置》?，包括主夾具件、次夾具件底板、次夾具件壓板和節點墊片，主夾具件與次夾具件底板的一端固定垂直連接，次夾具件壓板與次夾具件底板固定連接并相互平行，節點墊片固定設置于次夾具件底板上并正對于次夾具件壓板。節點墊片的節點位置與車刀的節點位置相同，節點墊片的節點間距為超聲波在車刀中傳播波長的1/2，車刀安裝在該專用裝置中，使車刀節點的位置與節點墊片的位置相對應，可以實現刀具上下方向的移動，調正刀尖與工件中心線在同一平面上。

????中國專利文獻CN201143566公開了《一種帶補償功能的振動車刀》，是將變幅桿直接做在車刀上，使車刀振動。

以上現有的超聲波振動車削方式，均是將變幅桿與車刀刀桿（或車刀）固定連接為一體，這種方式存在的問題是，當車削參數（如線速度、切削深度、進給量等）發生變化時，車削的負載特性就發生變化，而這種負載的變化直接影響超聲波能量輸出的穩定性，超聲波能量輸出不穩定就直接影響車刀的振動而影響車削的質量；甚至，在負載較大、車刀所受的切削力較大或負載變化很大的情況下，車刀的刀尖就會沒有振動，對工件車削時，起不到超聲波振動的效果。這也是到目前為止超聲波振動車削并沒有工業化應用的實質原因。

發明內容

本發明針對現有超聲波振動車削技術存在的問題，提供一種超聲波能量輸出對車削負載不敏感、使車刀刀尖振動穩定、振動車削效果好的超聲波后置單向振動車削方法。

本發明的超聲波后置單向振動車削方法，是：