[發(fā)明專利]一種銑拋一體化裝備及加工方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110453859.8
• 申請日: 2021-04-26
• 公開（公告）號: CN113199257A
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張振宇;李玉彪;孟凡寧;劉冬冬
• 申請（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號: B23P23/04
• 分類號: B23P23/04;B24B1/00;B24B29/02;B24B57/02;B23Q11/10;B23Q3/155
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 修睿;李洪福

本發(fā)明提供一種銑拋一體化裝備及加工方法。本發(fā)明包括床身、安裝在床身上的五軸聯(lián)動系統(tǒng)以及刀具選取機(jī)構(gòu)，五軸聯(lián)動系統(tǒng)包括用于調(diào)整刀具空間位姿的刀具位移機(jī)構(gòu)和用于調(diào)整待修整工件空間位姿的工件位姿調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，刀具選取機(jī)構(gòu)包括安裝在床身上的銑刀刀庫、拋光輪庫和換刀器，換刀器用于刀具更換，刀具位移機(jī)構(gòu)包括主軸箱，主軸箱內(nèi)安裝有安裝刀具的主軸，所述主軸箱上還開設(shè)若干用于噴射切削液和拋光液的孔。本發(fā)明加工時工件只需一次夾裝，在同一套加工參數(shù)下銑削加工完后通過換刀器將銑刀更換為拋光輪，結(jié)合拋光液進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光，拋光過程避免了二次裝夾，銑削過程和拋光過程具有相同的走刀路徑，能顯著提高拋光后的零件的形位精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機(jī)械加工設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種銑拋一體化裝備及加工方法。

背景技術(shù)

復(fù)雜曲面高性能零件通常采用五軸聯(lián)動銑削進(jìn)行加工，加工后表面粗糙度Ra≥3.2μm，而高性能零件要求表面粗糙度Ra≤0.8μm，普通五軸聯(lián)動銑削加工的零件表面粗糙度不滿足復(fù)雜曲面高性能零件的使役要求。復(fù)雜曲面高性能零件通常采用手工磨拋達(dá)到表面粗糙度要求，某些領(lǐng)域的復(fù)雜曲面高性能零件國外也采用手工磨拋技術(shù)。但是，手工磨拋勞動強(qiáng)度大、效率低、質(zhì)量不穩(wěn)定，容易使操作者吸入粉塵造成職業(yè)病。傳統(tǒng)的機(jī)械磨拋，如軟砂帶磨拋、磁流變磨料流磨拋、機(jī)器人磨拋等拋光方法不可避免的會導(dǎo)致拋光過程無法保證零件的形位精度，導(dǎo)致復(fù)雜曲面高性能零件不滿足設(shè)計(jì)要求。軟砂帶磨拋和磁流變磨料流磨拋容易出現(xiàn)“過拋”、“倒棱”，嚴(yán)重影響復(fù)雜曲面的形位精度和表面微觀形貌。機(jī)器人磨拋通常為懸臂梁結(jié)構(gòu)，末端執(zhí)行器受力后懸臂梁會發(fā)生顫振，這將嚴(yán)重影響拋光精度。傳統(tǒng)的機(jī)械磨拋采用復(fù)雜的機(jī)械運(yùn)動應(yīng)力去除前道工序留下的加工紋，加工效率低，加工后殘余損傷層厚，達(dá)不到化學(xué)機(jī)械拋光的水平。

化學(xué)機(jī)械拋光工藝流程可簡單歸結(jié)為對工件施加一定的壓力使其壓在旋轉(zhuǎn)的拋光墊上，同時拋光液與工件表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使工件表面形成薄膜軟化層，隨后薄膜軟化層在磨料、拋光墊的機(jī)械作用下去除，在不斷交替進(jìn)行的化學(xué)成膜和機(jī)械去膜過程中實(shí)現(xiàn)表面平坦化。化學(xué)機(jī)械拋光通常應(yīng)用于平面零件的拋光，是目前可以達(dá)到全局平坦化的最有效的方法。對于復(fù)雜曲面零件的化學(xué)機(jī)械拋光目前較難實(shí)現(xiàn)。

為此急需一種能加工出表面粗糙度Ra10nm的復(fù)雜曲面高性能零件的設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)上述提出的技術(shù)問題，而提供一種銑拋一體化裝備，可以實(shí)現(xiàn)一次夾裝就能加工制造出表面粗糙度Ra10nm的復(fù)雜曲面高性能零件。解決了現(xiàn)有五軸聯(lián)動銑削加工復(fù)雜曲面表面粗糙度高，且需要進(jìn)一步更換設(shè)備進(jìn)行拋光，以及現(xiàn)有復(fù)雜曲面拋光形位精度低的難題。本發(fā)明采用的技術(shù)手段如下：

一種銑拋一體化裝備，包括床身、安裝在床身上的五軸聯(lián)動系統(tǒng)以及刀具選取機(jī)構(gòu)，所述五軸聯(lián)動系統(tǒng)包括用于調(diào)整刀具空間位姿的刀具位移機(jī)構(gòu)和用于調(diào)整待修整工件空間位姿的工件位姿調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，所述刀具選取機(jī)構(gòu)包括安裝在床身上的銑刀刀庫、拋光輪庫和換刀器，所述換刀器用于刀具更換，所述刀具位移機(jī)構(gòu)包括主軸箱，所述主軸箱內(nèi)安裝有用于安裝刀具的主軸，所述主軸箱上還開設(shè)若干用于噴射切削液和拋光液的孔。

進(jìn)一步地，所述刀具位移機(jī)構(gòu)包括X軸平移機(jī)構(gòu)、Y軸平移機(jī)構(gòu)以及所述主軸箱，所述工件位姿調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括擺動工作臺以及帶有夾具的旋轉(zhuǎn)工作臺，所述X軸平移機(jī)構(gòu)安裝于床身構(gòu)成X軸平移自由度，所述Y軸平移機(jī)構(gòu)安裝于X軸平移機(jī)構(gòu)構(gòu)成Y軸平移自由度，所述主軸箱安裝于Y軸平移機(jī)構(gòu)構(gòu)成Z軸平移自由度，所述擺動工作臺安裝于床身構(gòu)成Y軸旋轉(zhuǎn)自由度，所述帶有夾具的旋轉(zhuǎn)工作臺安裝于擺動工作臺構(gòu)成Z軸旋轉(zhuǎn)自由度，所述床身、X軸平移機(jī)構(gòu)、Y軸平移機(jī)構(gòu)、擺動工作臺、夾具及旋轉(zhuǎn)工作臺、主軸箱共同構(gòu)成五軸聯(lián)動系統(tǒng)，并由數(shù)控系統(tǒng)集成控制。

進(jìn)一步地，擺動工作臺可繞Y軸在-90°～+90°之間旋轉(zhuǎn)。

進(jìn)一步地，所述主軸箱底部開設(shè)有拋光液噴射孔和切削液噴射孔，所述拋光液噴射孔的孔徑小于切削液噴射孔的孔徑，拋光液噴射孔通過管路與拋光液泵和拋光液過濾循環(huán)系統(tǒng)相連，切削液噴射孔通過管路與切削液泵和切削液過濾循環(huán)系統(tǒng)相連。