[發(fā)明專利]超聲波復(fù)合加工機(jī)床及其切削加工方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310078073.8
• 申請日: 2013-03-12
• 公開（公告）號: CN103144137A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 嚴(yán)明;劉利群
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州輝昂科技有限公司
• 主分類號: B26D7/08
• 分類號: B26D7/08;B26D1/12;B26D1/15
• 代理公司: 杭州浙科專利事務(wù)所(普通合伙) 33213
• 代理人: 吳秉中

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于機(jī)床以及機(jī)床的切削加工方法技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種雙軸、四工位超聲波復(fù)合加工機(jī)床及其切削加工方法。

背景技術(shù)

數(shù)控機(jī)床，如CN?101856789?A公開的一種定柱動梁式龍門數(shù)控洗磨一體機(jī)床，包括床身、工作臺、左立柱、右立柱、橫梁、定距梁、頂梁、電氣柜、系統(tǒng)操作面板和工件夾具，在左、右立柱上通過橫梁驅(qū)動裝置設(shè)有橫梁，在橫梁上分別設(shè)有鏜銑頭和萬能磨頭，鏜銑頭左右驅(qū)動裝置與鏜銑頭上下驅(qū)動裝置驅(qū)動鏜銑頭，磨頭左右驅(qū)動裝置與磨頭上下驅(qū)動裝置驅(qū)動萬能磨頭，工作臺通過滾柱絲杠副設(shè)在床身上。該機(jī)床，工件在一次裝夾后可高精度的連續(xù)完成銑削、鏜孔、鉆孔、磨削、剛性攻絲等多種工序的加工。

不同于傳統(tǒng)的高速銑鉆工藝，超聲切割技術(shù)的核心是超聲切割裝置，其基本原理是利用一個電子超聲發(fā)生器，先產(chǎn)生頻率在15～30kHz范圍內(nèi)的超聲波，然后通過置于超聲切割裝置內(nèi)的聲能－機(jī)械能轉(zhuǎn)換的換能器，將原本振幅很小的超聲振動轉(zhuǎn)換成同頻率的機(jī)械振動，再通過變幅桿共振放大，得到足夠大的、可以滿足切削工件要求的振幅，最后將這部分能量傳導(dǎo)至超聲切割裝置頂端的刀具上，從而對材料進(jìn)行切削加工。

現(xiàn)有的超聲波加工機(jī)床多為單軸單工位，不能在一臺機(jī)床上同時(shí)實(shí)現(xiàn)對二個工件的粗加工和精密加工，加工效率低，且多應(yīng)用于加工玻璃、陶瓷、硬質(zhì)合金等硬脆材料，適宜加工的材料有限。特別是針對復(fù)合材料，由于加工復(fù)合材料完全不同于加工一般金屬材料，它們在材料切削的根本機(jī)理上具有很大區(qū)別，若將超聲波加工機(jī)床應(yīng)用于加工復(fù)合材料，還需要對其做進(jìn)一步的改進(jìn)和完善。

另外，現(xiàn)有的超聲波加工機(jī)床刀具制造麻煩，而且，切削加工過程中的換刀并非是簡單的刀具更換，需要做到結(jié)構(gòu)和聲學(xué)兩方面的匹配，因此往往是采用更換整個聲學(xué)系統(tǒng)或整個超聲波主軸，所以加工過程中更換不同刀具成為數(shù)控超聲波加工機(jī)床的難題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于避免超聲波加工機(jī)床因換刀或換超聲波系統(tǒng)所帶來的麻煩，而提供一種超聲波復(fù)合加工機(jī)床，這種機(jī)床不僅能解決更換刀具帶來的麻煩，而且能提高機(jī)床的加工效率。

本發(fā)明的另一目的在于提供上述機(jī)床的切削加工方法。

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)其目的采用的技術(shù)方案如下。

超聲波復(fù)合加工機(jī)床，包括床身和工作臺，所述機(jī)床配設(shè)有第一龍門機(jī)構(gòu)和第二龍門機(jī)構(gòu)，所述第一龍門機(jī)構(gòu)包括第一橫梁和第一主軸，所述第一主軸上配設(shè)有第一超聲波切割裝置，所述第二龍門機(jī)構(gòu)包括第二橫梁和第二主軸，所述第二主軸上配設(shè)有第二超聲波切割裝置；所述工作臺設(shè)有安裝工位、粗加工工位、精加工工位以及卸料工位。

進(jìn)一步，所述第一超聲波切割裝置包括第一電源信號線、第一換能器、第一變幅桿和匕首刀，所述第一電源信號線與第一換能器連接，所述第一換能器與第一變幅桿連接，所述匕首刀螺紋連接于第一變幅桿的輸出端；

所述第二超聲波切割裝置包括第二電源信號線、第二換能器、第二變幅桿和圓形刀，所述第二電源信號線與第二換能器連接，所述第二換能器與第二變幅桿連接，所述圓形刀圓心開設(shè)通孔并通過螺釘固定連接于第二變幅桿的輸出端。

更進(jìn)一步，所述床身兩側(cè)分別設(shè)置有左高架橋和右高架橋，所述左高架橋由左立柱和安裝在左立柱上的左側(cè)梁組成，所述右高架橋由右立柱和安裝在右立柱上的右側(cè)梁組成，所述左側(cè)梁和右側(cè)梁均通過連接板連接有第一橫梁和第二橫梁。

再進(jìn)一步，所述第一龍門機(jī)構(gòu)還包括第一十字滑座、第一Y向拖板和第一行走驅(qū)動裝置，所述第一主軸通過滑枕式擺動頭安裝在第一十字滑座上，所述第一十字滑座通過第一Y向拖板與第一行走驅(qū)動裝置連接，所述第一十字滑座上設(shè)置有第一Z軸傳動機(jī)構(gòu),?所述第一Z軸傳動機(jī)構(gòu)包括Z軸導(dǎo)軌和絲桿副；

所述第二龍門機(jī)構(gòu)還包括第二十字滑座、第二Y向拖板和第二行走驅(qū)動裝置，所述第二主軸通過滑枕式擺動頭安裝在第二十字滑座上，所述第二十字滑座通過第二Y向拖板與第二行走驅(qū)動裝置連接，所述第二十字滑座上設(shè)置有第二Z軸傳動機(jī)構(gòu)，所述第二Z軸傳動機(jī)構(gòu)包括Z軸導(dǎo)軌和絲桿副。

進(jìn)一步，所述第一主軸通過第一固定螺栓與第一變幅桿上的法蘭連接；

所述第二主軸通過第二固定螺栓與第二變幅桿上的法蘭連接。

進(jìn)一步，所述工作臺上的設(shè)置有檔塊，所述粗加工工位安裝有與檔塊配設(shè)的行程開關(guān)a，所述精加工工位安裝有與檔塊配設(shè)的行程開關(guān)b，所述卸料工位安裝有與檔塊配設(shè)的行程開關(guān)c。

超聲波復(fù)合加工機(jī)床的切削加工方法，其特征在于包括以下步驟：

1）在粗加工工位上安裝第一工件，在安裝工位上安裝第二工件；