CN103042260B - 拼接淬硬模具钢高频微幅振动铣削装置 - Google Patents

Abstract

一种拼接淬硬模具钢高频微幅振动铣削装置，包括数控铣削加工中心，数控铣削加工中心包括机架、主轴和铣刀，待加工工件包括硬度各不相同的左边试件、中间试件和右边试件，左边试件、中间试件和右边试件固定在连接板上，连接板与高频电液振动发生器的振动发生液压缸刚性连接，振动发生液压缸与数控加工中心的工件台固定连接。本发明能通过电液振动系统在铣削拼接淬硬钢过程中对工件施加高频激励，能有效地降低铣削力，克服普通铣削在拼缝处振动过大的问题，从而获得抑制颤振和毛刺、降低切削热和切削温度及提高加工精度等有益效果。

Description

拼接淬硬模具钢高频微幅振动铣削装置

技术领域

本发明涉及一种拼接淬硬模具钢高频微幅振动铣削装置，特别是指一种能提供一种频率在1000Hz以上，振幅0.1~0.5μm，激振力达到200N以上电液振动铣削装置。

背景技术

大型汽车覆盖件模具的凸、凹模自由型面上存在大量沟槽、转角、凹陷、凸起等复杂结构，冲压过程中这些局部结构易出现磨损严重、拉毛拉裂等问题而使模具无法使用。为提高模具使用寿命，满足冲压复杂型腔不同部位受力不同的要求，复杂模具型腔使用不同硬度的淬硬模具钢采用拼接的形式制造。

为了保证模具型面的完整性和覆盖件成形质量，需要在同一台CNC 机床上和用同一把刀具完成，刀具使用寿命要求达到4-12小时以上。不同硬度淬硬钢在铣削力的作用下，由于其弹性模量有差异，加工中容易出现让刀现象，导致不同硬度区的尺寸精度难以保证。

采用传统铣削加工拼接模具钢，存在颤振强度、切屑形成稳定性、刀具磨损及材料去除效率以及工件表面质量等问题。

同等条件下的铣削过程中，不同硬度拼接淬硬模具钢的铣削振动较单一硬度淬硬钢更为剧烈，与工件硬度呈现正相关性，在模具拼接区域处，由于铣削特性复杂，刀具和工件的振动过大，剧烈的铣削振动等致使刀具磨损速率加快甚至出现破损，致使模具的表面质量急剧下降，并导致模具加工品质和成品率低，严重制约着大型汽车覆盖件拼接模具成形精度和效率的提高。因此，本发明提出一种测试装置，以深入研究振动铣削过程中的铣削力及铣削振动状况。

发明内容

为了解决普通铣削在拼缝处振动过大而影响工件表面质量的问题，本发明提供一种频率在1000Hz以上，振幅0.1~0.5μm，激振力达到200N以上，且振动参数可以选择和调整的电液振动铣削装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种拼接淬硬模具钢高频微幅振动铣削装置，所述铣削装置包括数控铣削加工中心，所述数控铣削加工中心包括机架、主轴和铣刀，所述主轴可转动地安装在机架上，所述铣刀安装在主轴下端，待加工工件位于所述铣刀的下方，所述待加工工件包括硬度各不相同的左边试件、中间试件和右边试件，所述的左边试件、中间试件和右边试件固定在连接板上，所述的连接板与高频电液振动发生器的振动发生液压缸刚性连接，所述的振动发生液压缸与数控加工中心的工件台固定连接。

进一步，所述的高频电液振动发生器包括液压油源、高速电磁阀和振动发生液压缸，所述的振动发生液压缸内设有活塞，所述缸体内上侧内腔的油口与高压油箱连通，所述缸体中活塞下侧内腔的油口与所述高速电磁阀的进出油口连通。

本发明专利的有益效果主要表现在：振动铣削加工通过对工件施加频率1000Hz以上，振幅0.1~0.5μm，激振力达到200N以上的纵向的高频微幅振动，可以获得微观上高频断续的冲击铣削效果，可以减小导致刀具迅速磨损的热化学作用，降低铣削力，提高材料的可加工性、表面质量及刀具寿命，较传统铣削加工有巨大优势。另外，本发明能在铣削过程中记录并分析铣削不同硬度材料时的进给方向切削力状况。

附图说明

图1为本发明装置的示意图。

图2为本发明的振动铣削装置图。

图3为本发明的振动铣削装置俯视图。

图4为工件、连接板底座、测力仪连接装置的剖视图。

图5为振动发生液压缸的剖视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述。

参照图1~图5，一种多硬度拼接材料高频微幅振动铣削装置，结合数控加工中心和高频电液发生器进行的结构设计。参照图1-5，该铣削装置包括高速数控铣削加工中心和高频电液振动发生器，所述高速数控铣削加工中心包括机架1、主轴2和铣刀3，所述主轴2可转动地安装在机架1上，所述铣刀3安装在主轴2下端，待加工工件4位于所述铣刀的下方，所述待加工工件包括左边试件8、中间试件9和右边试件10，所述待加工工件包括左边试件8、中间试件9和右边试件10的硬度不同，所述左边试件8、中间试件9和右边试件10固定在连接板5上，所述连接板5与高频电液振动发生器6刚性连接，所述的高频电液振动发生器6由液压油源17、高速电磁阀18和振动发生液压缸14构成，所述的振动发生液压缸14固定在数控加工中心的工作台7上。

本实施例的多硬度拼接材料高频微幅电液振动铣削装置，包括数控加工中心、工件部分4、高频电液振动发生器6。

所述的工件部分4包括左边试件8、中间试件9和右边试件10，所述的左边试件8、中间试件9和右边试件10之间用所述的六角螺母11和所述的六角头铰制孔用螺栓12连接成一个整体，所述的左边试件8、中间试件9和右边试件10安装在所述的连接板5上，所述的连接板5有沉头孔，所述的振动发生液压缸14上端面有法兰安装孔，所述的法兰安装孔上安装有所述的内六角圆柱头螺钉13用以连接所述的连接板5和所述的振动发生液压缸14，所述的振动发生液压缸14底座上有法兰安装孔，所述的法兰安装孔上安装有所述的六角头螺栓15和六角头螺母16用以固定所述的振动发生液压缸14和机床工作台7。

所述的高频电液振动发生器6由液压油源17、高速电磁阀18和振动发生液压缸14构成。所述的振动发生液压缸14内设有活塞19，所述活塞19一端伸出所述的振动发生液压缸14的缸体外，所述缸体内上侧内腔的油口A与高压油箱连通，所述缸体中活塞下侧内腔的油口B与所述高速电磁阀18的进出油口PT连通。

在本发明中，所述的振动液压缸选用Haenchen公司的单活塞杆对称液压缸，所述的高速电磁阀18选用型号为34D-10B的三位四通电磁换向阀。

本实施例的工作过程为：首先将所述的工件部分安装在振动发生液压缸上，根据本发明装置设计振动发生液压缸连接板底座，将本装置用螺栓固定安装在机床工件台上。下一步，在本发明装置上，安装铣削刀具，打开电源，根据铣削工艺的需要，调整工作频率，使工件沿进给方向获得高频微幅振动。接着根据工艺要求，设定切削参数，如切削速度、切削深度、进给量等。

本实施例的振动铣削装置。它是一种由数控加工中心和高频电液发生器构成，需要用高频电源激励的用于金属切削的振动铣削装置。高频微幅电液振动辅助铣削加工，是一种在待加工工件上附加一个强迫的纵向振动，产生特殊铣削效果的金属铣削加工方法，它是通过高频电液振动发生器来实现的。高频电液振动发生器由液压油源、高速电磁阀和振动发生液压缸构成。液压油源将压力油经过高速电磁阀输入到振动发生液压缸中，压力油在在高速电磁阀作用下推动活塞上下运动，从而产生高频振动。高速电磁阀为三位四通电磁换向阀，阀芯可实现左位、中位、右位三个位置的变换。两边电磁铁不通电时，阀芯处于中位，P、T、A、B互不相通，换向阀停止向振动发生液压缸供压力油。当电磁铁左端得电时，阀芯推向右边，压力油从P口进入阀体，经B口通向振动发生液压缸，而从液压缸流回的油液经A口进入阀体，并由回油口T 流回油箱，振动发生液压缸在压力油的作用下向上运动；当电磁铁右端得电时，阀芯推向左边，压力油经P、A口通向振动发生液压缸，回油则经B、T 口流回油箱，振动发生液压缸在压力油作用下反向运动。阀口A和B与阀口P和T交替导通，油缸活塞将作周期性的往复运动产生激振，从而被加工工件在进给方向上获得高频微幅振动，获得振动辅助铣削的效果。利用高频振动发生器，该装置能有效地降低铣削力，克服普通铣削在拼缝处振动过大的问题，从而获得一系列普通铣削所不具备的特点，如抑制颤振、抑制毛刺、降低切削热和切削温度及提高加工精度等。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围的不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (2)

1.一种拼接淬硬模具钢高频微幅振动铣削装置，其特征在于：所述装置包括数控铣削加工中心，所述数控铣削加工中心包括机架、主轴和铣刀，所述主轴可转动地安装在机架上，所述铣刀安装在主轴下端，待加工工件位于所述铣刀的下方，所述待加工工件包括硬度各不相同的左边试件、中间试件和右边试件，所述的左边试件、中间试件和右边试件固定在连接板上，所述的连接板与高频电液振动发生器的振动发生液压缸刚性连接，所述的振动发生液压缸与数控加工中心的工件台固定连接。

2.如权利要求1所述的拼接淬硬模具钢高频微幅振动铣削装置，其特征在于：所述的高频电液振动发生器包括液压油源、高速电磁阀和振动发生液压缸，所述的振动发生液压缸内设有活塞，缸体内上侧内腔的油口与高压油箱连通，所述缸体中活塞下侧内腔的油口与所述高速电磁阀的进出油口连通。