[發明專利]一種基于超聲橢圓振動切削技術的鈦合金超精密加工方法

有效

• 申請號: 201810911364.3
• 申請日: 2018-08-10
• 公開（公告）號: CN109048390B
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 譚榮凱;孫濤;趙學森;鄒喜聰;胡振江
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B23P25/00
• 分類號: B23P25/00;B23Q11/00;B23Q11/10;B23Q17/22;B23Q17/24
• 代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司 23206
• 代理人: 高媛

1.一種基于超聲橢圓振動切削技術的鈦合金超精密加工方法，其特征在于所述方法步驟如下：

一、準備工作：調節和控制超精密加工實驗室的溫度、濕度和空氣潔凈度；

二、機床試運行：啟動超精密機床，檢查機床各個軸系的工作特性是否正常，待機預熱直至超精密機床達到熱穩定；

三、超聲橢圓振動切削系統調試：啟動超聲橢圓振動切削系統，待機直至其工作穩定；利用激光測位儀對刀具尖端軸向和垂直方向的振動信息進行采集，得到其刀具尖端輸出振動軌跡信息；

四、超聲橢圓振動切削裝置的安裝：將超聲橢圓振動切削裝置安裝在超精密機床的Z導軌上，并且完成對刀；

五、鈦合金材料安裝：將鈦合金工件安裝在超精密機床主軸的真空吸盤上，并完成鈦合金工件的動平衡調整；

六、粗切：開啟切削液，采用水溶性冷卻切削液噴霧加工，設置切削參數：a_n=15~20μm，f =10~12μm/r，n=1800~2000r/min，其中a_n為切削深度，f為每轉進給量，n為主軸轉速；

七、半精切：采用完成粗切加工的零件作為切削工件，開啟切削液，采用水溶性冷卻切削液噴霧加工，設置切削參數：a_n=8~12μm，f =6~8μm/r，n=1800~2000r/min；

八、精切：采用完成半精切加工的零件作為切削工件，開啟切削液，采用水溶性冷卻切削液噴霧加工，設置切削參數：a_n=5μm，f =4μm/r，n=2000r/min；

九、超聲橢圓振動輔助切削：采用完成精切加工的零件作為切削工件，開啟切削液，采用水溶性冷卻切削液噴霧加工，啟動超聲橢圓振動切削系統，分別調節超聲橢圓振動切削裝置的兩路激勵信號電壓值及其相位差值，測定此時刀具尖端的軸向振幅值、垂直方向振幅值分別為8μm和6μm，振動頻率為29700 Hz，設置切削參數：a_n=5μm，f =4μm/r，n=12 r/min；

十、關停超精密機床和超聲橢圓振動切削系統，取下鈦合金工件并用無水乙醇清洗，干燥后進行保存，得到超聲橢圓振動切削技術加工的超精密鈦合金表面。

2.根據權利要求1所述的基于超聲橢圓振動切削技術的鈦合金超精密加工方法，其特征在于所述超精密加工實驗室的溫度控制在20±0.1℃，濕度控制在35±5%，潔凈度控制在1000級以上。

3.根據權利要求1所述的基于超聲橢圓振動切削技術的鈦合金超精密加工方法，其特征在于所述超精密機床為具有Z軸、X軸、主軸/C軸的三軸超精密機床。

4.根據權利要求3所述的基于超聲橢圓振動切削技術的鈦合金超精密加工方法，其特征在于所述三軸超精密機床的床身采用花崗巖材料制成。

5.根據權利要求1所述的基于超聲橢圓振動切削技術的鈦合金超精密加工方法，其特征在于所述刀具為天然金剛石刀具。

6.根據權利要求1或5所述的基于超聲橢圓振動切削技術的鈦合金超精密加工方法，其特征在于所述刀具的前角為0度，后角11度，刀具刃口半徑為1.0mm，且刀具的切削鈍圓半徑小于50nm。

7.根據權利要求1所述的基于超聲橢圓振動切削技術的鈦合金超精密加工方法，其特征在于所述超聲橢圓振動切削裝置通過高度調節裝置安裝在超精密機床的Z導軌上，并且通過調節高度調整儀來完成對刀。

8.根據權利要求7所述的基于超聲橢圓振動切削技術的鈦合金超精密加工方法，其特征在于所述高度調節裝置的調整誤差在±0.02mm以內。