[發明專利]一種面向無人車間的金屬切削加工主動斷屑方法及裝置

在審

• 申請號: 202010314542.1
• 申請日: 2020-04-20
• 公開（公告）號: CN111390205A
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發明（設計）人: 康正陽;蘇小平;周大雙;楊宇驕;劉澄成;劉銳;鹿盈盈;繆小冬
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: B23B25/02
• 分類號: B23B25/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種面向無人車間的金屬切削加工主動斷屑方法，其特征在于：在每一次刀具切削走刀之前，對工件表面進行表面改形和表面改性預處理，當刀具切削至預處理位置時，由于新生切屑的厚度和切屑的材料特性發生突變，實現切屑主動可控的斷裂；所述改形預處理特指去除工件表面部分材料，形成特定的表面紋理或圖案；所述改性預處理特指改變工件被加工區域的材料特性，包括：硬度、晶粒尺寸、表面殘余應力和微觀裂紋。

2.根據權利要求1所述的一種面向無人車間的金屬切削加工主動斷屑方法，其特征在于：為了不影響工件高速轉動平穩特性，所述改形預處理所去除的工件材料是以工件軸線為軸對稱分布的。

3.根據權利要求1所述的一種面向無人車間的金屬切削加工主動斷屑方法，其特征在于：所述改形預處理形成的特定表面紋理或圖案是溝槽或凹腔形貌，溝槽朝向與工件軸向平行，溝槽深度小于后續走刀切削的切削深度，且與切削深度呈正比；凹腔在切削軌跡上均勻分布，深度小于或等于切削深度。

4.根據權利要求1、3所述的一種面向無人車間的金屬切削加工主動斷屑方法，其特征在于：工件材料為鋁合金，溝槽和凹腔的深度與切削深度的比值在0.5-0.8之間；工件材料為鋼，溝槽和凹腔的深度與切削深度的比值在0.3-0.7之間。

5.一種面向無人車間的金屬切削加工主動斷屑裝置，其特征在于：采用高能激光束，在工件表面通過一次加工，同時完成對工件表面的改形和改性預處理；高能激光束將工件材料氣化，形成溝槽；同時，工件材料特性在激光束的熱效應作用下發生改變，形成具有一定深度的熱影響區；所述溝槽寬度10-500微米，溝槽深度和熱影響區深度受激光束功率和輻射時間調控。

6.根據權利要求5所述的一種面向無人車間的金屬切削加工主動斷屑裝置，其特征在于：裝置具有高能激光模塊，高能激光輸出端固定在水平導軌之上，延車床x軸方向具有平移功能；所述水平導軌固定在刀架上；上述結構實現激光束焦平面能夠隨著工件直徑發生改變，焦點始終位于工件表面。

7.根據權利要求6所述的一種面向無人車間的金屬切削加工主動斷屑裝置，其特征在于：激光輸出端外有保護罩，當輸出激光束時，保護罩打開，當不輸出激光束時，保護罩關閉；保護罩能夠避免切削過程中，切屑和切削液污染激光鏡頭。

8.根據權利要求6所述的一種面向無人車間的金屬切削加工主動斷屑裝置，其特征在于：裝置還包括吹氣模塊；吹氣模塊的出氣端位于切削位置附近，通過吹拂力控制斷屑的運動方向；吹氣模塊的進氣端位于工件上部，將激光加工產生的粉塵和煙霧吸收；氣體在進氣端至出氣端的傳輸過程中，經過空氣過濾裝置和加壓裝置。