[發明專利]一種波動式切擠孔精強一體化加工方法

有效

• 申請號: 202011099301.6
• 申請日: 2020-10-14
• 公開（公告）號: CN112222445B
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發明（設計）人: 張德遠;耿大喜;劉逸航;姜興剛
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: B23B35/00
• 分類號: B23B35/00;B23B37/00
• 代理公司: 北京易捷勝知識產權代理事務所(普通合伙) 11613
• 代理人: 齊勝杰;李會娟

1.一種波動式切擠孔精強一體化加工方法，其特征在于，包括：

按照預設的制造強化孔的策略對機床進行配置，機床按照策略控制刀具一體化制孔；

且在制造孔過程中，借助于超聲頻橢圓振動實現刀具的切擠操作，且使刀具的側刃后刀面產生負后角區域以沖擊強化已加工的部分孔的孔表面；

制造強化孔的策略包括：用于使刀具主切削刃斷續切削降低切削力提高加工精度的相位差，用于在制孔過程中使刀具的側刃后刀面產生負后角區域的橢圓振動的振幅；

根據刀具的名義后角和刀具半徑對超聲橢圓振動設備設定橢圓振動的振幅以使刀具的側刃后刀面產生負后角區域，用以沖擊強化已加工的孔表面；

其中，所述超聲橢圓振動設備包括：超聲振動電源與超聲振動刀柄，均設置在機床上，所述超聲振動電源與所述超聲振動刀柄電連接；

所述刀具安裝在所述超聲振動刀柄上；所述名義后角是指刀具自身的切削刃后角；

在制造強化孔的策略中，所述相位差與刀具回轉速度具有以下函數關系：

式中Q為相鄰兩次切削間隔包含的超聲振動周期數，n為刀具回轉速度，f為超聲振動頻率，Z為刀具齒數；

在制造強化孔的策略中，所述超聲振動振幅a取值在以下集合內，切削過程中出現動態負后角區域；

式中f為超聲振動頻率，a為超聲振動振幅，α₀為刀具名義后角，r為刀具半徑；

波動式切擠孔精強一體化加工方法應用于疊層材料螺旋銑孔中，需經過以下步驟：

步驟1：根據刃口鈍圓半徑合理設定切削深度，具備切削能力；

步驟2：設定刀具回轉速度使切削過程中存在合適的相位差，使刀具主切削刃斷續切削降低切削力提高加工精度；

步驟3：設定橢圓振動振幅使刀具側刃后刀面產生一定負后角區域，在彎曲振動沖擊下強化已加工表面；

步驟4：在機床上安裝加工需要的刀具及超聲橢圓振動設備；

步驟5：設置銑削參數與超聲橢圓振動參數，其中，銑削參數包括：刀具回轉速度2000rpm、偏心距2mm、每齒進給量0.01mm/齒、刀具半徑6mm、刀具齒數4、刃口鈍圓半徑0.03-0.15mm、名義后角15°；超聲橢圓振動參數包括：超聲振動頻率19203Hz、振幅10μm；

步驟6：開啟超聲電源，對固定在機床上的刀具施加超聲頻橢圓振動；

步驟7：開啟機床，進行精強一體切擠加工，實現一步制孔。

2.根據權利要求1所述的波動式切擠孔精強一體化加工方法，其特征在于，所述方法還包括：

刀具在進行切擠加工制孔前，在機床上根據刀具的刃口鈍圓半徑設定切削深度，以及設置刀具的加工用量參數和超聲橢圓振動設備的超聲橢圓振動參數。

3.根據權利要求1所述的波動式切擠孔精強一體化加工方法，其特征在于，

所述超聲橢圓振動為：對安裝在機床上的刀具分別施加兩路互相垂直的彎曲振動；

兩路彎曲振動的軌跡又與刀具中心線垂直，即振動軌跡位于刀具中心線的垂直面上。

4.根據權利要求2所述的波動式切擠孔精強一體化加工方法，其特征在于，在制造強化孔的策略中，所述刃口鈍圓半徑與最小切削深度具有以下函數關系：

d_t＝R(1-cosΦ)；

式中d_t為最小切削深度，R為刃口鈍圓半徑，Φ為剪切角。

5.根據權利要求1所述的波動式切擠孔精強一體化加工方法，其特征在于，

所述刀具包括：立銑刀。

6.根據權利要求2所述的波動式切擠孔精強一體化加工方法，其特征在于，

所述加工用量參數包括：刀具回轉速度n，每齒進給量f_z，切削深度α_p，刀具半徑r，刀具齒數Z，刃口鈍圓半徑R，刀具名義后角α₀；

所述超聲橢圓振動參數包括：超聲振動振幅a，超聲振動頻率f。

7.一種用于飛機的連接結構，該結構上具有至少一個制造孔，所述制造孔采用上述權利要求1至權利要求6任一項所述的方法進行制備。