一种他激式金属纤维振动切削机构及切削方法与流程

本发明涉及金属纤维加工，具体说是一种他激式金属纤维振动切削机构及切削方法。

背景技术：

1、金属纤维烧结毡，作为一种多孔的金属材料，一直在工业除尘领域中广泛用作过滤元件，同时亦可作为多孔电极，在新能源领域锂电池及氢能源方面应用；

2、金属纤维烧结毡由于导电性好，孔隙率高渗透性好，表面积巨大，在锂电池和氢能源水电解制氢方面，作为电极的极板使用，与质子交换膜等隔膜材料紧密接触；因质子交换膜等隔膜材料，表面都涂覆有铂、铱等稀有贵金属作为催化剂，造价昂贵；为了降低成本，需要极大的提高极板与隔膜材料的接触面积；

3、基于以上两点，促使了要用更细的金属纤维来制造金属纤维烧结毡；

4、目前制作金属纤维烧结毡的原材料-金属短切纤维，其生产方式有两种：

5、一、使用拉拔法加工，将线径较大的金属丝抽拉成线径较小的金属丝，然后用切断机切成所需长度；拉拔法加工所需工序较多，线材要进行退火等热处理后，经过多个眼膜拉拔，才能将金属丝拉伸至线径15微米以下，制造成本较高；同时因固有工艺过程，拉拔纤维合铜可能影响后续应用性能；

6、二、使用车床车削加工，利用车刀自激振动的方式进行断续切削，直接切削出所需长度和直径的金属丝；车削加工通过车刀自激振动的方式，由于需要合适的加工参数(切削线速度和进刀量)才能引发车刀的自激振动，且自激振动的频率不高(2khz以下)，振动频率不稳定，振幅不可控，对切削线径15微米以下的金属丝非常困难，生产效率也非常低。

7、综上所述，为解决本文提出的技术问题，本发明提出了一种他激式金属纤维振动切削机构及切削方法。

技术实现思路

1、为了弥补现有技术的不足，本发明提出了一种他激式金属纤维振动切削机构；其中切削机构包括车床卡盘，所述车床卡盘设置在机床上，所述车床卡盘用于实现对被加工件夹持；切削机构还包括：

2、进给轴拖板，所述进给轴拖板设置在机床上，进给轴拖板在机床上运动；

3、安装支架，所述安装支架设置在所述进给轴拖板一端，安装支架中部开设圆形孔；

4、超声波变幅杆，所述超声波变幅杆安装在所述安装支架中部的圆形孔内，所述超声波变幅杆一端靠近车床卡盘上的被加工件；

5、刀座，所述刀座设置在所述超声波变幅杆靠近车床卡盘的一端，所述刀座上设置有刀片；

6、超声波换能器，所述超声波换能器设置在所述超声波变幅杆远离刀座的一端；

7、超声波电源控制箱，所述超声波电源控制箱设置在机床上，所述超声波电源控制箱通过电缆与所述超声波换能器电连接。

8、作为本发明的一种优选方案，所述超声波换能器的振幅为0.1～1微米；所述超声波变幅杆对超声波换能器的振幅增加至少10倍。

9、作为本发明的一种优选方案，所述超声波换能器的振幅为0.5～1微米；所述超声波变幅杆对超声波换能器的振幅增加10倍；致使超声波变幅杆传递到刀座上的振幅为5～10微米。

10、作为本发明的一种优选方案，所述刀片与所述刀座为活动连接。

11、一种他激式金属纤维振动切削机构的切削方法，该方法适用于上述的一种他激式金属纤维振动切削机构，该方法包括以下步骤；

12、s1：将待切削的被加工件外圆表面进行预加工，去除氧化外皮，精车外圆至预定尺寸，其一端打中心孔；预加工完成后，被加工件夹持在车床卡盘上，并且使用机床尾顶顶紧；

13、s2：通过机床内部控制器，控制机床主轴旋转带动车床卡盘旋转，打开并调整冷却液喷淋位置对被加工件切削处进行冷却；打开超声波电源控制箱，按照设定的频率和功率向超声波换能器提供高频电源，使超声波换能器发生轴向高频振动；

14、s3：在s2的基础上超声波变幅杆工作，把超声波换能器产生的轴向振动放大十倍，与其连接为一体的刀座和刀座上的刀片同步振动；

15、s4：在s3的基础上，由于刀片在超声波的作用下向被加工件的方向进行轴向振动，造成刀片与被加工件的断续接触，会使其切削出断续的切屑，断续的切削为金属纤维。

16、本发明的有益效果如下：

17、1.本发明所述的一种他激式金属纤维振动切削机构及切削方法；由于刀片在超声波的作用下发生车床x轴方向的轴向振动，造成刀片与金属棒的断续接触，会使其切削出断续的切屑，断续的切屑为得到的金属纤维；且通过设置超声波换能器和超声波变幅杆实现刀片主动发生振动，相较于现有技术中的自激的方式，使用他激式的振动源，振动频率，振幅可控，不受车床的加工参数限制，切削稳定，金属丝的直径及长度一致性好；由于振动频率和切削线速度的提高，可以切削线径微米以下的金属丝；生产效率大幅度提升，制造成本比拉拔法和车床车刀自激振动切削法大大降低。

18、2.本发明所述的一种他激式金属纤维振动切削机构及切削方法；通过使超声波换能器的振幅为0.1～1微米，并且超声波变幅杆的振幅增加至少倍，实现超声波变幅杆传递到刀座和刀片的上的振幅可以在0.1～1微米的数十倍调节，实现刀片振幅满足各种不同尺寸的金属纤维丝切削生产；且通过使超声波换能器的振幅为0.5～1微米的范围内，并且超声波变幅杆对超声波换能器增加倍振幅，实现传递到刀座和刀片上的振幅为5～10微米，致使刀片切削处的金属纤维丝尺寸与振幅相同，满足市面上自激方式难以达到的15微米以下尺寸的金属纤维丝；提高金属纤维丝的生产效率，降低生产成本。

技术特征：

1.一种他激式金属纤维振动切削机构；其中切削机构包括车床卡盘(1)，所述车床卡盘(1)设置在机床上，所述车床卡盘(1)用于实现对被加工件夹持；其特征在于，切削机构还包括：

2.根据权利要求1所述的一种他激式金属纤维振动切削机构，其特征在于：所述超声波换能器(16)的振幅为0.1～1微米；所述超声波变幅杆(13)对超声波换能器(16)的振幅增加至少10倍。

3.根据权利要求2所述的一种他激式金属纤维振动切削机构，其特征在于：所述超声波换能器(16)的振幅为0.5～1微米；所述超声波变幅杆(13)对超声波换能器(16)的振幅增加10倍；致使超声波变幅杆(13)传递到刀座(14)上的振幅为5～10微米。

4.根据权利要求1所述的一种他激式金属纤维振动切削机构，其特征在于：所述刀片(15)与所述刀座(14)为活动连接。

5.一种他激式金属纤维振动切削机构的切削方法，该方法适用于上述权利要求1-4中任意所述的一种他激式金属纤维振动切削机构，其特征在于：该方法包括以下步骤；

技术总结
本发明涉及金属纤维加工技术领域，具体说是一种他激式金属纤维振动切削机构及切削方法，包括：通过刀片在超声波的作用下发生车床X轴方向的轴向振动，造成刀片与金属棒料的断续接触，会使其切削出断续的切屑，断续的切屑为得到的金属纤维；且通过设置超声波换能器和超声波变幅杆实现刀片主动发生振动，相较于现有技术中的自激的方式，使用他激式的振动源，振动频率，振幅可控，不受车床的加工参数限制，切削稳定，金属丝的直径及长度一致性好；由于振动频率和切削线速度的提高，可以切削线径微米以下的金属丝；生产效率大幅度提升，制造成本比拉拔法和车床车刀自激振动切削法大大降低。

技术研发人员：张冶
受保护的技术使用者：广东新力新材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16