[發明專利]一種復頻超聲輔助車削裝置

有效

• 申請號: 201910361976.4
• 申請日: 2019-04-30
• 公開（公告）號: CN110142417B
• 公開（公告）日: 2021-02-23
• 發明（設計）人: 王時英;梁國星;任豪宗;張澤成
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: B23B3/06
• 分類號: B23B3/06
• 代理公司: 太原科衛專利事務所(普通合伙) 14100
• 代理人: 朱源;曹一杰

本發明涉及普通車床車刀加工裝置，具體為一種復頻超聲輔助車削裝置。解決了現有復頻超聲加工裝置直接將刀具安裝在超聲裝置上導致安裝復雜、成本高且操作復雜等技術問題。一種復頻超聲輔助車削裝置，包括一個主支撐架，主支撐架的下部安裝有刀架體，主支撐架上端安裝有支架，支架可以繞主支撐架旋轉。支架左端豎直安裝有水平位置能夠調節的復頻超聲加工裝置；所述復頻超聲加工裝置的下端能夠與車刀上表面的凹坑接觸并壓緊。本發明結構設計合理可靠，復頻超聲加工裝置的加入大幅度提高了加工效率，降低了車刀的易損率，而且裝置設計簡單，拆裝方便，結構穩定，可用于各種復雜環境。

技術領域

本發明涉及普通車床車刀加工裝置，具體為一種復頻超聲輔助車削裝置。

背景技術

隨著科學技術和工業生產的不斷發展，對各種精密機械零件的加工精度和表面質量的要求越來越高；特別是隨著機械制造業的日益發展，對一些有著高效、高精、高難度加工需求的加工，再利用傳統切削加工方法已很難滿足，有時甚至無法加工。振動切削技術就以其切削力小、切削熱降低、工件表面質量提高、精度提高、切屑處理容易、刀具耐用度提高、加工穩定、生產效率高等優點，可以獲得普通切削無法比擬的工藝效果，特別是在難加工材料的加工和普通材料的難加工工序的加工等領域，解決了許多關鍵性的工藝問題，并取得了良好效果。

振動切削按振動頻率分為低頻振動切削和超聲振動切削。其中超聲振動切削較低頻振動切削應用更為廣泛。超聲振動切削是一種通過給切削刀具或工件添加一個微米級的超聲頻振動，實現刀具和工件斷續切削的特種加工方法。超聲振動切削方法經歷了從一維超聲振動切削、橢圓超聲振動切削到高速超聲振動切削的發展。

一維超聲振動切削、橢圓超聲振動切削和高速超聲振動切削是以刀具和工件存在周期性分離的特性為基礎，直接將刀具安裝在超聲裝置上，但這樣導致安裝復雜、加工成本高，操作復雜；而且以單一的高頻進行振動切削加工頻率，效率低，車刀易損。

發明內容

本發明為了解決現有復頻超聲加工裝置直接將刀具安裝在超聲裝置上導致安裝復雜、成本高且操作復雜等技術問題，提供了一種普通車床上復頻超聲輔助加工裝置。

本發明是采用如下技術方案實現的：一種復頻超聲輔助車削裝置，包括一個主支撐架，主支撐架上水平安裝有上表面開有凹坑的車刀，主支撐架上部豎直安裝有水平位置和豎直位置能夠調節且能繞主支撐架旋轉的復頻超聲加工裝置，復頻超聲加工裝置與主支撐架之間安裝有彈簧壓緊裝置；所述復頻超聲加工裝置的下端能夠與車刀上表面的凹坑接觸并壓緊。

進行工件加工時，將待加工件裝夾在車床上，調整主支撐架使車刀移動至指定位置，然后調整主支撐架和復頻超聲加工裝置，使復頻超聲加工裝置調整至指定位置并且其底端與車刀上的凹坑接觸并壓緊；啟動復頻超聲加工裝置，復頻超聲加工裝置的下端以一定頻率沿縱向做超聲振動，并將這種超聲振動傳遞給車刀，這種裝置使得超聲頻率與車刀的振動頻率不同，實現車刀的微幅振動切削，直至加工完成再關閉超聲裝置，克服了現有加工裝置安裝和操作復雜，且車易損的問題。

復頻超聲加工是在超聲加工的基礎上，通過自由質量塊引入一低頻振動，高、低頻振動共同完成切削的加工方式。其耦合振動過程為，一方面，變幅桿驅動與其螺紋連接的鉆桿共同振動，將能量直接傳遞到細桿，使之產生超聲頻小振幅振動；另一方面，變幅桿以沖擊的方式驅動自由質量塊在變幅桿頂部和細桿端部之間做聲波頻率的往復碰撞，通過自由質量塊的碰撞與沖擊將能量傳遞到細桿，使之產生低頻大振幅振動。因此超聲頻小振幅振動和低頻大振幅振動通過細桿傳遞到細桿端部，共同作用于細桿與車刀的接觸界面，從而實現對工件材料的復頻超聲輔助車削加工。

超聲振動加工技術是一種多學科交叉的高新技術，由于在加工工具或工件上附加了超聲振動，使得材料在切削加工時的變形行為、斷裂機制和刀具的工作狀態等發生了與常規切削加工完全不同的變化。由于在高頻振動下刀具的切削過程是瞬間完成，且切削速度和刀具的運動方向都不斷變化，實質是刀具的高速沖擊和微切削的一種復合加工過程。