一种基于电子束加热的车削装置

1.本实用新型涉及车削加工技术领域，具体而言，涉及一种基于电子束加热的车削装置。


背景技术：

2.随着高强度、高硬度合金材料的发展，现代机械中，很多领域为了提高装置、设备的使用寿命，经常会将关键零件的材质选用高强度、高硬度的合金材料，本文简称为高硬合金材料。
3.对这些高硬合金材料进行车削加工时，由于刀具需要直接与高硬合金材料接触，导致刀具磨损严重。


技术实现要素：

4.本实用新型解决的问题是对高硬合金材料进行车削加工时，刀具磨损严重。
5.为解决上述问题，本实用新型提供一种基于电子束加热的车削装置，包括真空室、主轴、车削刀具结构以及电子束加热结构；其中，
6.所述主轴用于对工件进行夹持；
7.所述车削刀具结构以及所述电子束加热结构均与所述工件相邻设置；
8.所述主轴、所述车削刀具结构以及所述电子束加热结构均设置于所述真空室内。
9.可选地，所述电子束加热结构包括阴极枪，所述阴极枪与所述工件相邻设置。
10.可选地，所述电子束加热结构还包括集束线圈，所述集束线圈与所述阴极枪相连。
11.可选地，所述车削刀具结构包括刀具，所述刀具与所述工件相邻设置。
12.可选地，所述刀具的中心、所述阴极枪端面的中心与所述工件的轴心，处于沿竖直方向分布的同一平面上。
13.可选地，所述车削刀具结构还包括与所述刀具相连的数控移动模块。
14.可选地，还包括与所述真空室相连的抽真空装置。
15.与现有技术相比，本实用新型提供的基于电子束加热的车削装置具有如下优势：
16.本实用新型提供的基于电子束加热的车削装置，通过设置与工件相邻的电子束加热结构以及车削刀具结构，在对工件进行车削加工时，电子束加热结构与车削刀具结构协同作用，利用电子束加热结构对工件进行加热、软化，降低工件的强度以及表面硬度，同时利用车削刀具结构来对强度以及表面硬度降低后的工件进行车削加工，能够降低车削刀具结构向工件施加的切削力，减少车削振动，不仅能够降低对高硬合金材料进行车削加工的难度，降低刀具磨损，还有利于提高对高硬合金材料的切除效率，改善工件加工表面的粗糙度。
附图说明
17.图1为本实用新型中基于电子束加热的车削装置的结构简图；
18.图2为本实用新型中电子束加热结构的结构简图；
19.图3为本实用新型中车削刀具结构的结构简图。
20.附图标记说明：
[0021]1‑
真空室；2
‑
主轴；3
‑
车削刀具结构；31
‑
刀具；32
‑
数控移动模块；4
‑
电子束加热结构；41
‑
阴极枪；42
‑
集束线圈；5
‑
工件；6
‑
管路；7
‑
高压电源。
具体实施方式
[0022]
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中表示，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制，基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0023]
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“周向”、“径向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
[0024]
此外，术语“第一”、“第二”仅用于简化描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性，或隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定为“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0025]
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第一特征之“上”或之“下”，可以包括第一特征和第二特征直接接触，也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征的正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。
[0026]
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。
[0027]
目前对高硬合金材料进行车削加工的过程中，由于高硬合金材料具有较高的硬度以及强度，采用常规的车削方法进行车削，车削刀具极易产生磨损，加工难度较大，且加工质量难以达到产品的要求；同时，将这些高硬合金材料用于轴类零件时，在这些轴类零件出现磨损后，需要通过焊接、热喷涂等技术对磨损后的零件进行修复；对高硬合金材料进行修复后的焊层硬度极高，一般无法用普通的车削工具来对这些焊层进行加工。
[0028]
为解决目前对高硬合金材料进行车削加工时，刀具磨损严重的问题，本实用新型提供一种基于电子束加热的车削装置，参见图1所示，该电子束加热的车削装置包括真空室1、主轴2、车削刀具结构3以及电子束加热结构4；其中，主轴2用于对工件5进行夹持，以便于对工件5进行车削加工；具体车削加工时，可根据工件5的材质确定车削的参数；本技术优选该主轴2为数控机床的主轴，以便于通过数控机床根据车削需求，编制相应的车削程序，提
高对工件5车削的精确度；车削刀具结构3用于对工件5进行车削，本技术中车削刀具结构3以及电子束加热结构4均与工件5相邻设置，其中电子束加热结构4用于对待车削加工的工件5通过电子束进行加热，实现对待加工的工件5进行加热软化，再通过车削刀具结构3来对加热软化后的工件5进行车削加工，从而避免车削加工过程中对刀具产生磨损；并且，本技术中主轴2、车削刀具结构3以及电子束加热结构4均设置于真空室1内。
[0029]
具体的，使用该基于电子束加热的车削装置时，将待加工的工件5放置于真空室1内，在主轴2上对工件5进行夹持，再将本技术中的电子束加热结构4与高压电源7相连，在真空环境下，电子束加热结构4发射能量密度极高的电子束；由于电子束加热结构4与工件5相邻设置，电子束加热结构4与高压电源7接通时，产生的电子束发射至工件5上，通过这些电子束轰击工件5的表面，将巨大的动能转化为热能，从而使待加工的工件5的材料瞬间被加热软化，然后再通过与工件5相邻设置的车削刀具结构3来对软化后的工件5进行车削加工，实现对难加工的高硬合金材料在红热状态下进行快速车削，避免刀具磨损；在加工完成后，工件5可立刻在真空室1内进行表面热处理或让其正火。
[0030]
本实用新型提供的基于电子束加热的车削装置，通过设置与工件5相邻的电子束加热结构4以及车削刀具结构3，在对工件5进行车削加工时，电子束加热结构4与车削刀具结构3协同作用，利用电子束加热结构4对工件5进行加热、软化，降低工件5的强度以及表面硬度，同时利用车削刀具结构3来对强度以及表面硬度降低后的工件5进行车削加工，能够降低车削刀具结构3向工件5施加的切削力，减少车削振动，不仅能够降低对高硬合金材料进行车削加工的难度，降低刀具磨损，还有利于提高对高硬合金材料的切除效率，改善工件5加工表面的粗糙度。
[0031]
本技术中的工件5可以为高硬合金材料，也可以为普通合金材料；当工件5的材质为高硬合金材料时，通过本技术提供的车削装置，能够在实现对工件5进行车削的同时，减少对刀具的磨损，提高车削效率，延长刀具的使用寿命，改善加工表面的粗糙度；当工件5的材质为普通合金材料时，通过本技术提供的车削装置能够有利于提高车削效率，同时改善加工表面的粗糙度。
[0032]
参见图2所示，本技术中的电子束加热结构4包括阴极枪41，该阴极枪41与工件5相邻设置；该阴极枪41用于发生电子束，本技术优选该阴极枪41的枪口指向工件5的待加工区域，以便于使得该阴极枪41发射的电子束能够入射至工件5上，实现对工件5的加热。
[0033]
将电子束加热结构4与高压电源7相连后，在真空环境下，利用高压电源7，将阴极枪41所产生的电子在高压(25kv～300kv)加速电场作用下，被加速至0.3～0.7倍光速，形成高速电子束流，该高速电子束流照射至工件5的待加工区域，待加工区域的温度瞬间可被加热至600℃～1200℃的红热状态，然后立即通过车削刀具结构3对该红热状态的待加工区域进行车削加工即可。
[0034]
进一步的，本技术中的电子束加热结构4还包括集束线圈42，该集束线圈42与阴极枪41相连；具体的，该集束线圈42与阴极枪41的枪口相连。
[0035]
集束线圈42用于对电子束流的焦点进行调节，通过设置与阴极枪41相连的集束线圈42，可根据工件5的加工需求来改变电子束流的焦点位置，以使电子束流照射在工件5上的角度可调，一方面保证车削效果，提高车削效率，另一方面还有利于扩大该基于电子束加热的车削装置的使用范围。
[0036]
参见图3所示，本技术中的车削刀具结构3包括刀具31，刀具31与工件5相邻设置，以便于通过该刀具31来对工件5进行车削。
[0037]
进一步的，本技术优选刀具31的中心、阴极枪41端面的中心与工件5的轴心，处于沿竖直方向分布的同一平面上，以使电子束流垂直于被加工的工件5的轴心，提高车削效率。
[0038]
进一步的，本技术中的车削刀具结构3还包括与刀具31相连的数控移动模块32，以便于通过数控移动模块32带动刀具31做往复运动来实现对工件5的切削；具体的，本技术优选该数控移动模块32可以根据事先编写的程序自动通过往复运动对加热的工件5进行切削，也可以沿工件5的径向做自动进给切除。
[0039]
为进一步提高车削效果，本技术优选电子束加热结构4与车削刀具结构3可以同时沿y轴方向运动，从而保证刀具31始终对经电子束加热结构4加热后的区域进行车削加工，降低车削难度，减少刀具31的磨损。
[0040]
本技术提供的基于电子束加热的车削装置还包括与真空室1相连的抽真空装置，并优选该抽真空装置为真空泵，该真空泵通过管路6与真空室1相连，以便于通过真空泵来对真空室1抽真空，保证加热、车削均在真空条件下进行，提高车削效果以及车削效率。
[0041]
虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员，在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本实用新型的保护范围。