[發(fā)明專(zhuān)利]一種適于立式外圓加工的并聯(lián)式橢圓振動(dòng)車(chē)削裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510640321.2
• 申請(qǐng)日: 2015-10-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105127452A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-12-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 盧明明;林潔瓊;周曉勤;韓金國(guó);谷巖;劉強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B23B5/00
• 分類(lèi)號(hào): B23B5/00;B23Q5/02;B23Q17/09;B23Q17/22
• 代理公司: 吉林長(zhǎng)春新紀(jì)元專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司 22100
• 代理人: 魏征驥

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微納與超精密制造以及難加工材料復(fù)雜光學(xué)零件加工技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種適于立式外圓加工的并聯(lián)式橢圓振動(dòng)車(chē)削裝置。

背景技術(shù)

在近年來(lái)科技迅猛發(fā)展的背景下，一些應(yīng)用領(lǐng)域?qū)λ庸ち慵木纫笾饾u提高，例如航空航天、精密測(cè)量?jī)x器等，但是傳統(tǒng)加工工藝的限制，導(dǎo)致了零件的加工出現(xiàn)了瓶頸現(xiàn)象，很難再進(jìn)一步突破，金剛石刀具在機(jī)械加工領(lǐng)域的應(yīng)用為提高零件加工精度帶來(lái)了希望，但是對(duì)于一些含鐵金屬材料的加工，金剛石刀具的快速磨損，不但使零件加工精度難以有很大程度的提高，并且增加了加工陳本，所以尋求一種高效的機(jī)械加工方法是目前提高零件加工精度的重點(diǎn)，振動(dòng)切削正是在此需求之上被提出來(lái)，很快被廣大學(xué)者所接受，其獨(dú)特的間歇性切削方式有效避免了金剛石刀具的快速磨損，延長(zhǎng)了刀具的使用壽命，提高了零件加工精度。

振動(dòng)切削于1966年成功應(yīng)用在難加工材料的機(jī)械加工而受到全世界學(xué)者的廣泛關(guān)注，但是在加工過(guò)程中刀具后刀面具有的熨壓特性，破壞了已加工表面的精度，并且加大了刀具磨損，無(wú)法在延長(zhǎng)刀具壽命方面有很大的提高，名古屋大學(xué)的社本英二教授等人于1993年首次提出橢圓振動(dòng)切削(EllipticalVibrationCutting)的概念，同時(shí)對(duì)于一些常見(jiàn)的難加工材料，例如硬質(zhì)合金等，進(jìn)行了相關(guān)試驗(yàn)，研究的結(jié)果表明，橢圓振動(dòng)切削可以抑制加工過(guò)程中的顫振，很大程度上減小了切削力，減少刀具磨損，延長(zhǎng)刀具壽命，提高零件的表面加工質(zhì)量，對(duì)于脆性材料可以試驗(yàn)延展性切削等。

國(guó)內(nèi)外目前針對(duì)橢圓振動(dòng)切削的研究主要有日本的神戶(hù)大學(xué)和名古屋大學(xué)，德國(guó)的Bremen大學(xué)，美國(guó)NorthCarolina大學(xué)和西北大學(xué)，新加坡國(guó)立大學(xué)，國(guó)內(nèi)的清華大學(xué)，吉林大學(xué)，北京航空航天大學(xué)，南京航空航天大學(xué)，哈爾濱工業(yè)大學(xué)，香港理工大學(xué)，廈門(mén)大學(xué)，河南理工大學(xué)等。研究涉及到的主要有橢圓振動(dòng)切削裝置，橢圓振動(dòng)切削路徑，橢圓振動(dòng)切削控制，橢圓振動(dòng)切削難加工材料塑脆轉(zhuǎn)變性能，橢圓振動(dòng)切削微溝槽加工性能，橢圓振動(dòng)切削力等。

橢圓振動(dòng)切削裝置的研究主要分為壓電片換能器超聲振動(dòng)型裝置和壓電驅(qū)動(dòng)柔性鉸鏈型非共振型裝置。前者屬于共振型裝置，其主要的特點(diǎn)是在加工的過(guò)程中能夠?qū)崿F(xiàn)較高的頻率，根據(jù)目前資料統(tǒng)計(jì)，橢圓振動(dòng)切削加工頻率最高可達(dá)到60KHZ，但是共振型的橢圓振動(dòng)切削裝置也存在一些內(nèi)在的缺陷，例如在加工過(guò)程中需要根據(jù)裝置本身的固有頻率實(shí)現(xiàn)共振，進(jìn)而在共振頻率的基礎(chǔ)上實(shí)施切削加工，這樣一來(lái)，加工的頻率就不可調(diào)整，同時(shí)各階振型之間容易產(chǎn)生耦合，控制的難度較大，所以在裝置的設(shè)計(jì)方面，非共振型橢圓振動(dòng)切削裝置逐漸受到研究人員的關(guān)注，非共振型橢圓振動(dòng)切削裝置一般是由壓電疊堆驅(qū)動(dòng)柔性鉸鏈而成，柔性鉸鏈的形狀、尺寸大小以及分配方式都對(duì)橢圓振動(dòng)切削的效果有所影響。根據(jù)柔性鉸鏈的分配方式來(lái)合成金剛石刀尖的橢圓軌跡，橢圓振動(dòng)切削非共振型裝置根據(jù)目前的文獻(xiàn)記載，有柔性鉸鏈并聯(lián)式和柔性鉸鏈串聯(lián)式兩種，非共振型橢圓振動(dòng)切削裝置一般都是根據(jù)臥式車(chē)床所設(shè)計(jì)，裝置上刀具形成的橢圓運(yùn)動(dòng)軌跡平面與機(jī)床主軸中心線垂直，能夠形成有效的間歇性切削運(yùn)動(dòng)，而對(duì)于立式車(chē)床，這類(lèi)裝置上刀具形成的橢圓運(yùn)動(dòng)軌跡平面與機(jī)床主軸中心線平行，不利于形成間歇性切削運(yùn)動(dòng)。

目前已有的非共振橢圓振動(dòng)切削裝置專(zhuān)利可查的有：專(zhuān)利(CN102078967A)提及的一種混頻三維橢圓振動(dòng)切削方法，采用的是并聯(lián)式的柔性鉸鏈，采用壓電疊堆進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，該并聯(lián)式裝置由于其各個(gè)運(yùn)動(dòng)軸之間呈直角分布，容易產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)耦合，控制起來(lái)很困難。專(zhuān)利(CN102059575A)提及的橢圓切削裝置，采用的是串聯(lián)式的柔性鉸鏈，但是在設(shè)計(jì)過(guò)程中，動(dòng)部件的質(zhì)量較大，難以實(shí)現(xiàn)高頻切削，參數(shù)調(diào)整的范圍有限，對(duì)于可匹配加工的機(jī)床要求較高，不具有普遍性。專(zhuān)利(CN102371359A)提及的一種三維橢圓振動(dòng)切削裝置也同樣具有上述局限，而針對(duì)于立式外圓車(chē)削的橢圓振動(dòng)切削裝置尚未見(jiàn)報(bào)道。

綜上所述，現(xiàn)有的非共振橢圓振動(dòng)切削裝置還存在著一些不足。因此必須針對(duì)這些不足之處，研究并提出一種新的橢圓振動(dòng)切削裝置，以實(shí)現(xiàn)金剛石切削各種難加工材料及不同面型的需求，獲得最佳的切削加工性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種適于立式外圓加工的并聯(lián)式橢圓振動(dòng)車(chē)削裝置，從而實(shí)現(xiàn)立式車(chē)床上難加工材料的超精密切削加工。