一种声热能辅助加工装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种机加工装置，尤其涉及一种利用声热能辅助的机加工装置。
【背景技术】
[0002]随着航空航天工业、兵器工业、汽车工业、电子工业等的发展，对材料性能、加工精度、加工效率要求不断提高，特别是难加工材料的加工精度与加工效率亟待解决，如不锈钢、钛合金、黑色金属等材料的超精密一次加工成型技术。一般高温合金、钛合金等具有优良的热强度性能、热稳定性能、热疲劳性能，传统的机械加工，加工区域温度不断升高，加剧了刀具和工件的粘连，影响刀具寿命和加工表面质量。面对该问题，现有的技术方案一般从降温入手，例如通过冷却液来降低加工区域的温度进而降低刀具表面的温度，但是随着冷却液降低刀具温度的同时，也改变了加工区域工件表面材料的加工性能(例如温度降低，切削性能降低)，影响工件表面质量，也就是说为了生产成本的考虑，虽然提高了刀具寿命却降低了工件表面质量。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于考虑上述问题而提供一种声热能辅助加工装置。
[0004]为实现上述目的，本发明的技术方案为:一种声热能辅助加工装置，包括主轴、工件、刀柄、刀具，还包括超声加工装置、热能激发装置;所述主轴带动所述工件旋转;所述超声加工装置包括换能器、变幅杆;所述变幅杆的末端连接有刀柄;所述刀柄上设置有对工件进行机加工的刀具;所述热能激发装置设置在所述工件的上方，所述热能激发装置发出的热斑投射在所述工件的表面。
[0005]作为上述技术方案的改进，所述变幅杆的轴线与所述刀柄的轴线夹角小于等于90度。
[0006]作为上述技术方案的改进，所述刀具包括车刀、铣刀、刨刀。
[0007]作为上述技术方案的改进，所述热能激化装置产生的热能为离子束、电子束、激光、氧乙炔焰中的一种或多种。
[0008]作为上述技术方案的改进，所述热能激化装置产生热能的温度可调节。
[0009]为实现上述目的，发明的还可以采用另外一种技术方案，一种声热能辅助加工装置，包括夹具、主轴、工件、刀柄、刀具，还包括超声加工装置、热能激发装置;所述超声加工装置包括换能器、变幅杆;所述变幅杆的末端通过夹具连接有主轴;所述主轴带动所述工件旋转;所述刀柄上设置有对工件进行机加工的刀具;所述热能激发装置设置在所述工件的上方，所述热能激发装置发出的热斑投射在所述工件的表面。
[0010]作为上述技术方案的改进，所述变幅杆的轴线与所述刀柄的轴线夹角小于等于90度。
[0011]作为上述技术方案的改进，所述刀具包括车刀、铣刀、刨刀。
[0012]作为上述技术方案的改进，所述热能激化装置产生的热能为离子束、电子束、激光、氧乙炔焰中的一种或多种。
[0013]作为上述技术方案的改进，所述热能激化装置产生热能的温度可调节。
[0014]利用加热辅助加工技术、超声振动加工技术与机加工相结合，在改善加工材料加工性能、刀具寿命、表面质量的同时，进一步提高加工效率。加热辅助加工技术提高材料塑性，改善加工性能，但是加剧了刀具和工件的粘连，影响刀具寿命;在引入加热辅助加工技术的同时引入了超声加工，刀具周期性地与工件接触和分离，有助于降低刀具平均加工应力，降低刀具温度，延长刀具使用寿命;而加入辅助加工技术的引入也很好的解决了超声加工中工件表面存在振纹现象。
【附图说明】
[0015]图1为本发明的声热能辅助加工装置实施例一的结构示意图。
[0016]图2为本发明的声热能辅助加工装置实施例二的结构示意图。
[0017]图中，1、换能器;2、变幅杆;3、刀柄;4、刀具;5、加热斑;6、工件;7、切削；8、热能激发装置;9、夹具;10、主轴。
【具体实施方式】
[0018]为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。
[0019]实施例1
[0020]如图1所示，一种声热能辅助加工装置，包括主轴、工件、刀具4、超声加工装置、热能激发装置，所述主轴带动所述工件6旋转;所述超声加工装置包括换能器1、变幅杆2;所述变幅杆2的末端连接有刀柄3;所述刀柄3上设置有对工件6进行机加工的刀具4;所述热能激发装置8设置在所述工件6的上方，所述热能激发装置8发出的热能投射在所述工件6的表面上热斑5;热能激发装置8对工件6加热，根据材料的属性，可以对加热温度进行调节，预热程度达到不改变工件材料化学稳定性，并提高材料塑性，改善加工性能；在对工件预热的同时，刀具在超声换能器I和变幅杆2的带动下，轴向振动，刀具周期性地与工件接触分离;热能激发装置虽然提高了工件加工区域的温度，但是刀具的周期性的分离却未增加刀具表面的温度，相反工件加工区域由于温度的升高改变了材料的加工性能，更有利于加工，提高了加工效率。
[0021]所述变幅杆2的轴线与所述刀柄3的轴线垂直;所述刀具4为车刀或刨刀，车刀在超声加工装置下轴向方向振动，车刀周期性地与工件6接触分离，虽然热能激发装置提高了加工区域的温度，但是车刀周期性的分离有助于降低车刀温度、降低刀具平均加工应力。
[0022]加热辅助加工技术提高了工件6加工区域的塑性，极大的改善了切削性能，刀具周期性地与工件接触和分离，避免了加工区域温度的提高带来的刀具和工件的粘连，且能避免刀具表面温度的上升;相应的，加工区域材料塑形的提高了，也避免了超声对工件表面带来的微裂纹。
[0023]实施例2
[0024]如图2所示，一种声热能辅助加工装置，包括夹具、主轴、工件、刀具4、超声加工装置、热能激发装置;所述超声加工装置包括换能器1、变幅杆2;所述变幅杆2的末端通过夹具9连接有主轴10，所述主轴10带动所述工件6旋转;所述刀柄3上设置有对工件6进行机加工的刀具4;所述热能激发装置8设置在所述工件6的上方，所述热能激发装置8发出的热能投射在所述工件6的表面上热斑5;热能激发装置8对工件6加热，根据材料的属性，可以对加热温度进行调节，预热程度达到不改变工件材料化学稳定性，并提高材料塑性，改善加工性能;在对工件预热的同时，工件在超声换能器I和变幅杆2的带动下，轴向振动，工件周期性地与刀具接触分离;热能激发装置虽然提高了工件加工区域的温度，但是工件的周期性的分离却未增加刀具表面的温度，相反工件加工区域由于温度的升高改变了材料的加工性能，更有利于加工，提尚了加工效率。
[0025]所述变幅杆2的轴线与所述刀柄3的轴线的夹角小于或等于90度;所述刀具4为车刀，车刀在超声加工装置下轴向方向振动，车刀周期性地与工件6接触分离，虽然热能激发装置提高了加工区域的问题，但是车刀周期性的分离有助于降低车刀温度、降低刀具平均加工应力。
[0026]加热辅助加工技术提高了工件6加工区域的塑性，极大的改善了切削性能，工件周期性地与刀具接触和分离，避免了加工区域温度的提高带来的刀具和工件的粘连，且能避免刀具表面温度的上升;相应的，加工区域材料塑形的提高了，也避免了超声对工件表面带来的微裂纹。
[0027]所述热能激化装置产生的热能为离子束、电子束、激光、氧乙炔焰中的一种或多种;热能激化装置产生热能的温度可调节，由于材料的不同，在加工阶段需预热的程度也不同。
[0028]最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
【主权项】
1.一种声热能辅助加工装置，包括主轴、工件、刀柄、刀具，其特征在于，还包括超声加工装置、热能激发装置;所述主轴带动所述工件旋转;所述超声加工装置包括换能器、变幅杆;所述变幅杆的末端连接有刀柄;所述刀柄上设置有对工件进行机加工的刀具;所述热能激发装置设置在所述工件的上方，所述热能激发装置发出的热斑投射在所述工件的表面。2.根据权利要求1所述的声热能辅助加工装置，其特征在于，所述变幅杆的轴线与所述刀柄的轴线夹角小于等于90度。3.根据权利要求1-2任一所述的声热能辅助加工装置，其特征在于，所述刀具包括车刀、铣刀、刨刀。4.根据权利要求3所述的声热能辅助加工装置，其特征在于，所述热能激化装置产生的热能为离子束、电子束、激光、氧乙炔焰中的一种或多种。5.根据权利要求4所述的声热能辅助加工装置，其特征在于，所述热能激化装置产生热能的温度可调节。6.—种声热能辅助加工装置，包括夹具、主轴、工件、刀柄、刀具，其特征在于，还包括超声加工装置、热能激发装置;所述超声加工装置包括换能器、变幅杆;所述变幅杆的末端通过夹具连接有主轴;所述主轴带动所述工件旋转;所述刀柄上设置有对工件进行机加工的刀具;所述热能激发装置设置在所述工件的上方，所述热能激发装置发出的热斑投射在所述工件的表面。7.根据权利要求6所述的声热能辅助加工装置，其特征在于，所述变幅杆的轴线与所述刀柄的轴线夹角小于等于90度。8.根据权利要求6-7所述的任一声热能辅助加工装置，其特征在于，所述刀具包括车刀、铣刀、刨刀。9.根据权利要求8所述的声热能辅助加工装置，其特征在于，所述热能激化装置产生的热能为离子束、电子束、激光、氧乙炔焰中的一种或多种。10.据权利要求9所述的声热能辅助加工装置，其特征在于，所述热能激化装置产生热能的温度可调节。
【专利摘要】本发明提供了一种声热能辅助加工装置，包括主轴、工件、刀柄、刀具，还包括超声加工装置、热能激发装置；所述主轴带动所述工件旋转；所述超声加工装置包括换能器、变幅杆；所述变幅杆的末端连接有刀柄；所述刀柄上设置有对工件进行机加工的刀具；所述热能激发装置设置在所述工件的上方，所述热能激发装置发出的热斑投射在所述工件的表面；利用加热辅助加工技术、超声振动加工技术与机加工相结合，在改善加工材料加工性能、刀具寿命、表面质量的同时，进一步提高加工效率。
【IPC分类】B06B3/02, B23Q5/00
【公开号】CN105618361
【申请号】CN201610114460
【发明人】王海龙, 杜雪, 陈新度, 王素娟
【申请人】广东工业大学
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2016年3月1日