[發明專利]一種角度可調的普適性非共振橢圓振動切削柔性裝置

有效

• 申請號: 201610573531.9
• 申請日: 2016-07-20
• 公開（公告）號: CN106041133B
• 公開（公告）日: 2017-12-12
• 發明（設計）人: 林潔瓊;韓金國;盧明明;周曉勤;于寶軍;谷巖;靖賢
• 申請（專利權）人: 長春工業大學
• 主分類號: B23B21/00
• 分類號: B23B21/00;B23B25/00
• 代理公司: 吉林長春新紀元專利代理有限責任公司22100
• 代理人: 魏征驥

技術領域

本發明屬于超精密切削加工以及難加工材料復雜光學零件加工技術領域，特別是涉及一種角度可調的普適性非共振橢圓振動切削柔性裝置。

背景技術

近年來振動切削在一些高精零件加工領域發揮了重要的作用，尤其是單點金剛石切削，成為了精密和超精密零件創成的一種行之有效的加工方法，被廣泛應用在硬脆性材料或較軟材料的加工上，不但提高了加工效率，也延長了刀具的使用壽命，并且得到了較好的加工質量。與普通金剛石切削相比，振動切削的方式不但拓展了金剛石刀具可加工材料的范圍，同時加工的靈活性也更強。目前的振動切削從振動維度方面主要分為一維振動切削、二維橢圓振動切削和三維橢圓振動切削。雖然與普通切削相比一維振動切削具有無可比擬的優勢，但其也存在著相應的不足，如一維振動切削局限于一個方向的刀具往復振動，由于后刀面對已加工表面的熨壓作用不利于獲得較高質量的表面。因此為了避免相應的不足，日本學者在1993年提出了二維橢圓振動切削(Elliptical vibration cutting)，二維橢圓振動切削相比于一維振動切削，具有更多的優勢，如抑制顫振、提高刀具使用壽命、減小切削力等。二維橢圓振動切削提出之后，由于其在加工方面的優勢，獲得了許多學者的青睞，并對其進行了大量的研究。目前二維振動切削主要分為兩類：共振型和非共振型。共振型主要是利用驅動元件不同階的固有頻率形成共振來驅動刀具做二維振動，這種形式下的刀具能夠得到高頻的振動，但是局限于驅動元件的固有頻率，所以刀具的振動頻率不可調。非共振型雖然頻率與共振型相比往往較低，但是頻率可調，使用范圍更加廣泛。三維橢圓振動切削是在二維橢圓振動切削的基礎上提出的，在繼承了二維橢圓振動切削優點的基礎上，將刀具的平面振動拓展到空間，同時也更有利于切屑的排出。

雖然三維橢圓振動切削優勢更突出，但是局限于三維橢圓振動切削裝置設計方面以及控制方面的的困難，三維振動切削裝置只是停留在實驗室階段，相比于三維橢圓振動切削裝置，二維橢圓振動切削裝置應用更加廣泛，為了使頻率可調從而獲得適用性更強的二維橢圓振動切削，非共振型的二維橢圓振動切削裝置成為研究的重點。目前非共振型二維橢圓振動切削裝置專利可查的有：專利CN 103611947A提及的一種鉸鏈并聯式橢圓振動切削柔性裝置，此裝置利用兩個平行壓電疊堆進行驅動，能夠在刀尖處獲得橢圓軌跡；專利CN 104117697A提及的一種非共振橢圓振動切削裝置，采用兩壓電疊堆平行驅動方式實現刀具的橢圓運動，優點是體積小，容易獲得高頻振動；專利CN 105149626A提及的一種適用于立式外圓加工的兩壓電垂直橢圓振動切削裝置，采用兩壓電疊堆垂直驅動的方式獲得刀具的橢圓運動，優點在于質量小，適用于立式車床；專利CN 105127818 A提及的一種鉸鏈串聯式橢圓振動切削柔性裝置，采用兩壓電垂直驅動方式驅動刀具獲得橢圓運動，兩壓電之間不存在耦合現象。以上四個可查非共振型二維橢圓振動切削的相關裝置，均為單一型正交車削的振動裝置，無法對刀具角度進行調整，而實際切削加工中，不僅僅局限于正交型切削，斜角切削方式在實際生產加工中也是不可缺少的一種加工方式。同樣針對本發明的設計原理，上述的專利CN 103611947A和專利CN 104117697A采用兩壓電平行式驅動，但是均存在較嚴重的耦合現象。因此，對于橢圓振動切削裝置來說，雖然已有學者對其進行了研發設計，但是依然存在著普適性差、耦合較嚴重等不足之處，無法很好的滿足實際的生產需要。

發明內容

本發明提供一種角度可調的普適性非共振橢圓振動切削柔性裝置，從而實現適用性更強的非共振橢圓振動切削裝置在難加工材料方面的應用。