CN102921963B - 一种加磁超声振动辅助车削方法及专用夹具 - Google Patents

Abstract

针对难加工材料的轴类零件，发明了加磁超声振动辅助车削方法及专用夹具。具体步骤为：①把专用夹具安装于车床刀架上，在该夹具上安装带有超声振动系统的车刀。②根据所用超声振动频率，选择励磁电流频率，要求前者为后者整数倍。③开启磁场电源，调节磁场强度，然后打开超声波发生器，开动机床。④交变磁场作用于刀具和工件，改变着切削性能，同时在超声波振动系统作用下，刀具进行超声振动，完成切削加工。⑤加工完成，退刀、卸载工件、装夹另一工件直接进行加工直至完成所有加工。该发明不仅延长了刀具寿命而且明显提高了加工件的表面质量。

Description

一种加磁超声振动辅助车削方法及专用夹具

技术领域：本发明涉及一种切削方法及其专用设备，尤其是一种加磁超声振动辅助车削方法及专用夹具，属于机械加工技术领域。

背景技术：随着航空航天事业、医疗卫生事业、国防工业的快速发展,存在大量需要精密加工的零部件,不但对加工的尺寸精度和形位精度要求很高,而且要求加工表面残余应力小,具有较高疲劳强度。对于这类难加工材料,如采用常规普通切削加工技术,仅依靠增加刀具锋利程度、减少进刀量等工艺方法,受材料切削性能的制约,不仅会大大降低效率而且往往达不到理想加工效果。比如出现的超声振动车削能对难加工材料的轴类零件高质、较高效率加工。该方法较普通方法能提高加工精度和工件表面质量，且在切削过程中具有较小的切削力和较低的切削温度。但使用该方法时由于刀尖处承受的随超声振动高频变化的交变拉压应力,使刀具很容易在短时间内发生疲劳破损,对于硬度高、抗弯强度差的刀具材料,尤其是前刀面会在很短的时间内发生崩刃现象。因此对于难加工材料的轴类零件，还没有一种高质、高效、低成本的加工方法。

发明内容：针对上述现有技术的不足，本发明提供了一种对于难加工材料轴类零件的一种简单、实用的车削方法及专用夹具。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：加磁超声振动辅助车削专用夹具，包括底座、下滑片、上滑片、盖板、调位螺钉及锁紧螺栓。下滑片安装在底座的凹槽内。上滑片安装在盖板的凹槽导轨上。盖板固定在底座凹槽的上端。盖板上面设有用来夹紧刀具的锁紧螺栓，侧面设有调位螺钉。底座凹槽的旁边设有线圈孔。

本专用夹具结构简单，实用性强，能满足加磁超声振动的同时还具有以下特点：①不是针对刀具固定尺寸进行设计，通过调整上下四个滑片和调位螺钉能轻易安装不同刀具，因此具有通用性。②有专门的缠绕励磁线圈的线圈孔，能在普通车床上方便地装夹多种规格超声振动车刀，该夹具不仅适用于加磁超声振动切削对常规超声振动切削也同样适用。

一种加磁超声振动辅助车削方法，具体步骤为：

一、把专用夹具安装于车床刀架上，在专用夹具上安装带有超声振动系统的车刀，装夹工件。

二、根据所用超声振动频率，选择励磁电流频率，要求前者为后者整数倍。

三、开启磁场电源，调节磁场强度，然后打开超声波发生器，开动机床。

四、交变磁场作用于刀具和工件，改变着切削性能，同时在超声波振动系统作用下，刀具进行超声振动，完成切削加工。

五、加工完成，退刀、卸载工件、装夹另一工件直接进行加工直至完成所有加工。

由于交变磁场及振动切削的高速作用，刀具和工件磁畴转动程度会增强，这样就降低了刀具的磨损率提高了加工质量。超声振动切削是脉冲切削，刀屑分离阶段正好补给刀具磁场强度，增加了磁场环境切削优势。因此该发明具有提高加工质量，减少刀具磨损特点。

附图说明：

图1是本发明方法的工作示意图。

图2是加磁超声振动辅助车削专用夹具的结构示意图。

图3是下滑片的结构示意图。

图4是上滑片的结构示意图。

图5是安装了下滑片的底座结构示意图。

图6是安装了上滑片的盖板结构示意图。

图中：1-底座，2-下滑片，3-上滑片，4-盖板，5-调位螺钉，6-锁紧螺栓，7-线圈孔，8-专用夹具，9-刀具，10-换能器和变幅杆，11-工件，12-磁场电源，13-可变电阻，14-超声波发生器。

具体实施方式：

如图2-图6所示，加磁超声振动辅助车削专用夹具，包括底座1、下滑片2、上滑片3、盖板4、调位螺钉5及锁紧螺栓6。底座1的C位置有个凹槽，两个下滑片2安装在底座1的凹槽内。上滑片3安装在盖板4的凹槽导轨上。盖板4固定在底座1凹槽的上端。盖板4上面设有用来夹紧刀具的锁紧螺栓6，侧面设有调位螺钉5。底座1凹槽的旁边设有线圈孔7，刀具装夹完成后通过该孔缠绕励磁线圈。

该夹具使用步骤：

①通过车床自带刀架在底座1右侧A、B位置夹紧。②使两下滑片2分别对应刀具两节点位置，把两上滑片3滑入盖板4的导槽中。③把带有超声振动系统的刀具按要求放到下滑片2上，滑动上滑片3使这上滑片3对齐下滑片2，刀具处于上滑片3和下滑片2之间，与上、下滑片线接触，对正压上盖板4。④通过调位螺钉5和锁紧螺栓6，使刀具定位夹紧。⑤通过线圈孔7给刀具缠绕线圈来组成励磁电路。

一种加磁超声振动辅助车削方法，以加工不锈钢1Cr18Ni9Ti轴为例具体步骤如下：

一、把专用夹具8安装于车床刀架上，在专用夹具8上安装带有超声振动系统14、10的车刀9，装夹工件11，磁场电源12、可变电阻13和励磁线圈构成回路，励磁线圈缠绕在线圈孔7上。超声波发生器14与换能器和变幅杆10组成超声振动系统。

二、根据所用超声振动频率20kHz，选择励磁电流频率50Hz，要求前者为后者整数倍。

三、开启磁场电源12，通过调节可变电阻13的大小，使磁电势为450安匝，3分钟后打开超声波发生器14，开动机床，选择合适切削用量（速度30m/min,背吃刀量0.1mm，进给量0.1mm/z）。

四、交变磁场作用于刀具9和工件11，改变着切削性能，同时在超声波发生器14、换能器、变幅杆10的作用下，刀具9进行超声振动（振幅10μm），完成切削加工。

五、加工完成，退刀、卸载工件、装夹另一工件直接进行加工直至完成所有加工，关闭磁场电源12、超声波发生器14、车床。

Claims (1)

1.一种加磁超声振动辅助车削方法，其特征在于,采用加磁超声振动辅助车削专用夹具，该专用夹具包括底座、下滑片、上滑片、盖板、调位螺钉及锁紧螺栓；下滑片安装在底座的凹槽内，上滑片安装在盖板的凹槽导轨上，盖板固定在底座凹槽的上端，盖板上面设有用来夹紧刀具的锁紧螺栓，侧面设有调位螺钉，底座凹槽的旁边设有线圈孔；本方法具体步骤为：

(1)把所述的专用夹具安装于车床刀架上，在专用夹具上安装带有超声振动系统的车刀，装夹工件；

(2)根据所用超声振动频率，选择励磁电流频率，超声振动频率为20kHz，励磁电流频率为50Hz；

(3)开启磁场电源，通过调节可变电阻的大小，使磁电势为450安匝，3分钟后打开超声波发生器，开动机床；

(4)交变磁场作用于刀具和工件，改变着切削性能，同时在超声波振动系统作用下，刀具进行超声振动，完成切削加工；

(5)加工完成，退刀、卸载工件、装夹另一工件直接进行加工直至完成所有加工。