超声波辅助加工方法及其辅助加工装置与流程

本发明涉及陶瓷加工领域，特别是涉及一种超声波辅助加工方法及其辅助加工装置。

背景技术：

在现有加工技术中，对于金属铁，铝、铜塑料加工能力已经非常成熟，但是对于硬脆材料现阶段存在较多问题。由于这些材料不导电，没办法进行电火花，线切割加工，只能通过切削方式进行加工，切削硬脆材料存在加工效率低、刀具磨损较快、产品崩边、裂痕，无法加工微小孔等问题。现有设备厂家研发了超声波主轴，采用机台自带，刀具直接装在超声波上，这款设备由于成本高，加上刀具装在振子上面，刀具会随波振动，精度无法保证，所以至今没有广泛应用。此外，由于硬脆材料加工出来的残料不像金属塑料为丝状或块状，而是粉末状，粉末容易堵塞磨头，堵塞后没有磨削能力，只能靠机床动力硬挤，硬挤对于硬脆料就造成开裂和崩缺。粉末还不易于排出，堆积吸附在工件上，加工效率极低，磨头损耗非常快；对于微小孔加工，由于粉末无法排出根本无法加工。

技术实现要素：

本发明的一个目的在于提供一种加工效率高、加工精度高的超声波辅助加工方法。

本发明的另一个目的在于提供一种结构简单的超声波辅助加工装置。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：

本发明是一种超声波辅助加工方法，将待加工产品浸在冷却液介质中，超声振子发出声波使冷却液介质振动，加工设备上的切削刀具对待加工产品进行切削加工。

所述超声振子的声波频率为20khz-400khz。

所述冷却液介质放置在超声波辅助加工装置中，待加工产品固定在超声波辅助加工装置内且浸在冷却液介质中，超声波辅助加工装置固定在加工设备的机台上且位于加工设备上的切削刀具的下方。

本发明是一种超声波辅助加工装置，包括加工机体、多个超声振子、控制器；所述加工机体的中部具有一个端口向上敞开的容置腔，在容置腔的底部设有一圈的放水槽，在加工机体的侧壁上开设有出水孔，该出水孔与容置腔连通；所述多个超声振子安装在加工机体内且围绕加工机体容置腔设置，多个超声振子通过导线与控制器电连接，控制器置于加工机体的外部。

所述加工机体呈正方形，所述超声振子有十二个，其中，八个超声振子均布在加工机体上且围绕加工机体容置腔四周设置，四个超声振子安装在加工机体容置腔的底部。

所述加工机体的底部安装有四个马脚，以便快速装卸机台。

本发明还包括固定机构；所述固定机构由t形螺钉、上压板、下压板和固定螺母构成；所述加工机体容置腔的底部开设有t型槽，t形螺钉的盘头卡置在t型槽内，t形螺钉的螺杆部依次穿过下压板上的长槽、上压板上的通孔后与固定螺母螺接，上压板的一端压在待加工产品上，将待加工产品固定。

采用上述方案后，由于本发明将待加工产品浸在冷却液介质中，超声振子发出声波使冷却液介质振动，声波通过切削冷却液做为介质传播，产生共振，能把粘附在工件上的粉末抖落，在小孔加工中，小孔里无法排出的粉末也通过共振排出，从而粉末不会堵塞磨头，小孔加工也能实现，加工效率高；本发明作为一个辅助装置，无须安装在主轴上，刀具不会随波振动，精度相比超音波主轴高，能达到0.01mm；且在任何一台现有cnc机床上均可使用，国内现使用cnc机床几百万台，只要配上此辅助设备，便可加工硬脆材料，有效节约成本，便于推广。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。

附图说明

图1是本发明的轴测图；

图2是本发明的正视图；

图3是本发明的俯视图；

图4是本发明的透视图；

图5是本发明的加工示意图；

图6是本发明固定机构的结构示意图。

具体实施方式

如图5所示，本发明是一种超声波辅助加工方法，包括以下步骤：

1、超声波辅助加工装置10固定在加工设备的机台20上且位于加工设备上的切削刀具30的下方。

2、冷却液介质放置在超声波辅助加工装置10中。

3、将待加工产品通过工装固定在超声波辅助加工装置10内且浸在冷却液介质中。

4、超声波辅助加工装置10中的超声振子发出声波使冷却液介质振动，根据加工材料、工件大小及形状选择声波频率，超声振子的声波频率在20khz-400khz范围内。

5、加工设备上的切削刀具30对待加工产品进行切削加工。

如图1-图4所示，本发明是一种超声波辅助加工装置10，包括加工机体1、多个超声振子2、控制器3、冷却液介质4、固定机构5。

所述加工机体1的中部具有一个端口向上敞开的容置腔11，在容置腔11的底部设有一圈的放水槽12，在加工机体1的侧壁上开设有出水孔13，该出水孔13与容置腔11连通，冷却液介质4置于加工机体1的容置腔11内，加工机体1的底部安装有四个马脚14，以便快速装卸机台。所述多个超声振子2安装在加工机体1内且围绕加工机体1容置腔11设置，多个超声振子2通过导线与控制器电3连接，控制器3置于加工机体1的外部。

在本实施例中，所述加工机体1呈正方形，所述超声振子2有二十四个，两两为一组，共有十二组，其中，八组超声振子2均布在加工机体1上且围绕加工机体1容置腔11四周设置，四组超声振子2安装在加工机体1容置腔11的底部。

如图6所示，所述固定机构5由t形螺钉51、上压板52、下压板53和固定螺母54构成；所述加工机体1容置腔11的底部开设有t型槽15，t形螺钉51的盘头卡置在t型槽15内，t形螺钉51的螺杆部依次穿过下压板53上的长槽531、上压板52上的通孔后与固定螺母54螺接，上压板52的一端压在待加工产品100上，将待加工产品100固定。

本发明的工作原理：

本发明通过控制器，视加工材料、工件大小及形状选择频率，使用sus316材料，30mm厚度的板作为加工机体1的底板，2.0mm厚度sus316作为加工机体1的侧板，通过激光焊接将振子包起来，加工机体1具备防水，耐用特点。由于加工机体1的底板采用sus316材料、30mm材料制成，具有足够钢性与机台相连，超声振动时，不会对装置和工件产生其振，只是冷却液介质产生振动，有较高的稳定性，从而保证加工精度。

以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能以此限定本发明实施的范围，即依本发明申请专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。

技术特征：

1.一种超声波辅助加工方法，其特征在于：将待加工产品浸在冷却液介质中，超声振子发出声波使冷却液介质振动，加工设备上的切削刀具对待加工产品进行切削加工。

2.根据权利要求1所述的超声波辅助加工方法，其特征在于：所述超声振子的声波频率为20khz-400khz。

3.根据权利要求1所述的超声波辅助加工方法，其特征在于：所述冷却液介质放置在超声波辅助加工装置中，待加工产品固定在超声波辅助加工装置内且浸在冷却液介质中，超声波辅助加工装置固定在加工设备的机台上且位于加工设备上的切削刀具的下方。

4.一种根据权利要求1所述的超声波辅助加工装置，其特征在于：包括加工机体、多个超声振子、控制器；所述加工机体的中部具有一个端口向上敞开的容置腔，在容置腔的底部设有一圈的放水槽，在加工机体的侧壁上开设有出水孔，该出水孔与容置腔连通；所述多个超声振子安装在加工机体内且围绕加工机体容置腔设置，多个超声振子通过导线与控制器电连接，控制器置于加工机体的外部。

5.一种根据权利要求4所述的超声波辅助加工装置，其特征在于：所述加工机体呈正方形，所述超声振子有十二个，其中，八个超声振子均布在加工机体上且围绕加工机体容置腔四周设置，四个超声振子安装在加工机体容置腔的底部。

6.一种根据权利要求4所述的超声波辅助加工装置，其特征在于：所述加工机体的底部安装有四个马脚，以便快速装卸机台。

7.一种根据权利要求4所述的超声波辅助加工装置，其特征在于：还包括固定机构；所述固定机构由t形螺钉、上压板、下压板和固定螺母构成；所述加工机体容置腔的底部开设有t型槽，t形螺钉的盘头卡置在t型槽内，t形螺钉的螺杆部依次穿过下压板上的长槽、上压板上的通孔后与固定螺母螺接，上压板的一端压在待加工产品上，将待加工产品固定。

技术总结
本发明公开了一种超声波辅助加工方法及其辅助加工装置，将待加工产品浸在冷却液介质中，超声振子发出声波使冷却液介质振动，加工设备上的切削刀具对待加工产品进行切削加工。由于本发明将待加工产品浸在冷却液介质中，超声振子发出声波使冷却液介质振动，声波通过切削冷却液做为介质传播，产生共振，能把粘附在工件上的粉末抖落，在小孔加工中，小孔里无法排出的粉末也通过共振排出，从而粉末不会堵塞磨头，小孔加工也能实现，加工效率高；此外，本发明作为一个辅助装置，无须安装在主轴上，刀具不会随波振动，加工精度高。

技术研发人员：罗仁峰;邱金昌;董向阳;王铸泽
受保护的技术使用者：厦门新瓷材料科技有限公司
技术研发日：2020.09.15
技术公布日：2020.12.04