一种超声纵向振动辅助侧铣铝合金工艺的制作方法

文档序号:8329763阅读:298来源:国知局
一种超声纵向振动辅助侧铣铝合金工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种铣削工艺,尤其是一种超声纵向振动辅助侧铣铝合金工艺,属于机械加工技术领域。
【背景技术】
[0002]铝合金不仅密度低、比强大、导电和导热性能好,而且机械可加工性能和耐腐蚀性能良好,在航空、汽车、石油化工、电子电信等行业内得到了广泛的应用。然而,铝合金材质较软,塑形大,使用传统铣削工艺加工铝合金时容易发生黏刀,刀具上容易生成积肩瘤,影响工件表面加工精度和粗糙度。为了改善上述问题,超声振动辅助加工工艺应运而生。超声振动辅助加工是指在加工过程中,刀柄或工件进行高频(20-60kHz)、小幅(0-40 ym)振动的一种特种加工方式。超声振动可以降低切削力、切削热,改善黏刀现象。超声振动辅助加工中的核心部件为超声振动换能器与超声波发生器。超声振动换能器的工作原理是利用压电逆效应,将超声波发生器提供的超声频率电信号转换为超声振动。当前超声振动辅助加工中主要用的是超声纵向振动换能器,这种换能器的设计及加工技术已经非常成熟。然而,大部分超声振动辅助铣削工艺,是将超声振动施加在工件上,这限制了超声振动辅助铣削工艺的应用范围;也有极少超声振动辅助铣削工艺采用的是超声扭转振动换能器,并将超声扭转振动施加在了刀柄上,如中国专利申请:“ 一种结合拉伸装夹的超声扭振侧铣方法”(申请号201210414295.8,公开号CN102922014A)介绍了一种结合拉伸装夹的超声扭振侧铣方法。该方法中用到的是一种超声扭转振动换能器,然而当前这种扭转振动换能器的生产尚不成熟。
[0003]基于以上分析,本发明提供了一种超声纵向振动辅助侧铣铝合金工艺,该工艺采用的是超声纵向振动换能器,并且是将超声纵向振动施加在了刀柄上。

【发明内容】

[0004]本发明的目的在于提供一种易于广泛使用的超声纵向振动辅助侧铣铝合金工艺,改善铝合金铣削时的黏刀现象,提高表面加工精度,降低表面粗糙度。
[0005]为达到上述目的,本发明采取的技术方案是:一种超声纵向振动辅助侧铣铝合金工艺,刀具在侧铣时,除了进行旋转运动和进给方向的运动,还进行轴向方向的超声振动。本发明的工艺装置由超声波发生器、超声纵向振动刀柄和普通机床组成,其具体操作步骤如下:
[0006]步骤1:选取侧铣所用刀具,并安装到超声纵向振动刀柄上;
[0007]步骤2:启动机床,将超声纵向振动刀柄安装到机床上,并固定好工件;
[0008]步骤3:启动超声波发生器,刀具超声纵向振动频率为20?40kHz,超声纵向振动幅值为O?20 μ m,并设定加工工艺参数,开始侧铣加工;
[0009]步骤4:侧铣结束后,关闭超声波发生器和机床,并取下超声纵向振动及刀柄加工好的工件。
[0010]本发明的优点在于:所采用的超声纵向振动换能器的生产技术比较成熟,易于广泛应用;本发明中的超声纵向振动辅助侧铣铝合金工艺可以抑制铝合金材料铣削过程中的黏刀现象,铣削表面的粗糙度优于普通铣削表面的粗糙度。
【附图说明】
[0011]图1本发明中超声纵向振动辅助侧铣铝合金工艺的示意图;
[0012]图2铝合金侧铣表面三维形貌:(a)为普通侧铣结果;(b)为本发明工艺铣削结果O
[0013]其中:1-普通机床,2-超声波发生器,3-超声纵向振动刀柄,4-螺旋立式铣刀,5-工件
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图对本发明做进一步的说明。
[0015]如图1所示,本发明所需装置由普通机床1、超声波发生器2、超声纵向振动刀柄3、螺旋立铣刀4、工件5组成。在超声纵向振动刀柄3的带动下,螺旋立铣刀4进行超声纵向振动。刀具在侧铣时,除了进行旋转运动和进给方向的运动,还进行轴向方向的超声振动。本发明的工艺装置由超声波发生器、超声纵向振动刀柄和普通机床组成,除了刀具运动方式与普通侧铣过程不同以外,其它如冷却液等均与普通侧铣过程相同。本发明工艺具体操作步骤如下:
[0016]步骤1:选取侧铣所用刀具,并安装到超声纵向振动刀柄上;
[0017]步骤2:启动机床,将超声纵向振动刀柄安装到机床上,并固定好工件;
[0018]步骤3:启动超声波发生器,刀具超声纵向振动频率为20?40kHz,超声纵向振动幅值为O?20 μ m,并设定加工工艺参数,开始侧铣加工;
[0019]步骤4:侧铣结束后,关闭超声波发生器和机床,并取下超声纵向振动刀柄及加工好的工件。
[0020]图2所示为铝合金侧铣表面三维形貌对比,图2a为普通侧铣结果,图2b为本发明工艺的铣削结果,所用超声频率为25kHz,振幅为4.5 μ m,实验中所用到的其它实验参数为:转速5000rpm,进给速度500mm/min,轴向吃刀量16.5mm,径向吃刀量0.2mm。对比图2a、b可知,本发明工艺铣削表面质量更高,面粗糙度Sa为0.25 μ m,而普通侧铣表面则为0.4 μ m,可见本发明工艺确实可以提高铣削表面的加工质量。
【主权项】
1.一种超声纵向振动辅助侧铣铝合金工艺,其特征在于:刀具在侧铣时,除了进行旋转运动和进给方向的运动,还进行轴向方向的超声振动,该工艺采用的加工装置由超声波发生器、超声纵向振动刀柄和普通机床组成,该工艺的具体操作步骤如下: 步骤1:选取侧铣所用刀具,并安装到超声纵向振动刀柄上; 步骤2:启动机床,将超声纵向振动刀柄安装到机床上,并固定好工件; 步骤3:启动超声波发生器,设定加工工艺参数,开始侧铣加工; 步骤4:侧铣结束后,关闭超声波发生器和机床,并取下超声纵向振动刀柄及加工好的工件。
2.如权利要求1所述的工艺,其特征在于:刀具超声纵向振动频率为20?40kHz,超声纵向振动幅值为O?20 μ m。
3.如权利要求1所述的工艺,其特征在于:步骤3中所述工艺参数范围为,转速1000?12000rpm,进给速度O?10000mm/min,轴向吃刀量O?25_,径向吃刀量O?6mmm。
4.如权利要求1所述的工艺,其特征在于:加工好的工件的表面粗糙度范围为0.1?0.3 μ m0
【专利摘要】一种超声纵向振动辅助侧铣铝合金工艺,其工艺装置由超声波发生器、超声纵向振动刀柄和普通机床组成,具体操作步骤为:(1)选取侧铣所用刀具,并安装到超声纵向振动刀柄上;(2)启动机床,将超声纵向振动刀柄安装到机床上,并固定好工件;(3)启动超声波发生器,刀具超声纵向振动频率为20-40kHz,超声纵向振动幅值为0-20μm,并设定加工工艺参数,开始侧铣加工;(4)侧铣结束后,关闭超声波发生器和机床,并取下超声纵向振动刀柄及加工好的工件。本发明的有益效果是工艺过程易于实现,黏刀现象有所改善,工件表面铣削质量如表面粗糙度等优于普通铣削的表面质量。
【IPC分类】B23C3-00
【公开号】CN104646739
【申请号】CN201510097320
【发明人】蔺永诚, 隆志力, 刘延星
【申请人】中南大学
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2015年3月5日
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