CN103072049A - 外圆磨床超声波金属表面加工工艺 - Google Patents

外圆磨床超声波金属表面加工工艺 Download PDF

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刘秀娟
候金山
李超群
赵志明
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赵显华
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Abstract

本发明提供一种外圆磨床超声波金属表面加工工艺，包括以下步骤：（1）在进行超声波加工之前对工件表面进行加工并达到加工要求；（2）将工件装夹在外圆磨床的工作台上，将用于磨床的超声波金属表面加工装置安装在外圆磨床的砂轮架上；（3）启动外圆磨床，使工件随磨床主轴一起旋转，并随磨床工作台作纵向进给；（4）启动超声波金属表面加工装置，使超声波金属表面加工装置上的超声波加工刀具与工件接触并对工件施加一定的压力；（5）对工件表面进行超声波加工，超声波加工时的参数根据工件材质选择。本发明对工件在铣床上进行超声波加工时的装夹方式、工艺参数进行了明确的制定，保证了超声波加工在最佳状态下进行，达到超声波加工的最佳效果。

Description

外圆磨床超声波金属表面加工工艺
技术领域
本发明涉及一种在磨床上对金属工件表面进行超声波加工的工艺方法，属于超声波加工技术领域。
背景技术
对金属表面超声波加工能够获得低粗糙度值和高加工精度，并且具有效率高、成本低的特点。对金属表面的超声波加工是通过超声波刀具完成的，不同的超声波刀具可以加工不同形状的表面，超声波刀具可以直接安装在相应机床的主轴或刀架上，或者是安装在超声波加工装置上，在机床超声波加工装置的带动下完成对金属工件表面的超声波加工。
在磨床上的超声波加工主要是针对金属工件上的平面进行的。目前已经出现了一些在磨床上进行超声波加工的装置，如中国专利文献CN202079438U公开的《用于磨床的超声波金属表面加工装置》，该装置包括基座、立柱、滑座、摆臂和超声波加工工具；基座上设有纵向导轨，立柱安装在基座的纵向导轨上，基座上安装有立柱移动机构；立柱上设有升降导轨，滑座安装在立柱的升降导轨上，立柱上安装有滑座升降机构；摆臂通过转轴安装在滑座上，摆臂上安装有超声波加工工具（或称为刀具）。该装置结构简单，便于安装在磨床上，可使工件在磨削后不用改变位置就可进行超声波加工，定位精度高，做到了磨削和超声波加工一体化，使用方便，加工效果好。
但是，上述装置只是解决了可以在磨床上对金属工件表面超声波加工的问题，但是并没有给出如何加工的工艺过程以及最佳的工艺参数，操作者只是根据经验选择，并不能使超声波加工达到最佳效果。
中国专利文献CN101941082A公开了一种《大缸径液压缸杆类外表面的超声波加工方法》，包括顺序进行的以下工艺步骤：把超声波刀具总成装在普通机床的刀架上；将刀头安装在超声波刀具总成上，调整滚珠；调整好滚珠后，验证刀头是否起振；检验好超声波刀具总成后，把千分表装在表架上，然后将千分表向超声波刀具总成后盖压下0.1mm，并调整表盘到零位上，以便于读取滚珠与机件表面静压力的大小；加工零件。 CN101224532公开了一种《电站大型镜板镜面豪克能加工工艺》，包括以下步骤：(1)采用合适的刀具制作出符合图纸要求的基本尺寸及形位公差和表面粗糙度达2.3μm～2.8μm的镜板；(2)调整切削参数：豪克能刀具加工的线速度调整为39m/min，走刀速度调整为0.3mm/r；(3)使用豪克能刀具对步骤(1)加工形成的镜板镜面实施加工。
上述超声波加工方法中提到的加工过程和工艺参数都是针对特定工件提出的，并不能适用于磨床上的超声波加工。
发明内容
本发明针对现有在磨床上进行超声波加工技术存在的不足，提供一种能够使超声波加工达到最佳效果、操作安全可靠的外圆磨床超声波金属表面加工工艺。
本发明的外圆磨床超声波金属表面加工工艺，包括以下步骤：
（1）在进行超声波加工之前对工件表面进行加工，使表面粗糙度Ra值为0.6μm -3.2μm，超声波加工余量为0-0.05 mm；
超声波加工之前的表面粗糙度Ra值和超声波加工余量，根据不同材质，可按下表选择：
（2）将工件装夹在外圆磨床的工作台上，将用于磨床的超声波金属表面加工装置安装在外圆磨床的砂轮架上，连接超声波金属表面加工装置上超声波加工刀具与外部超声波发生器之间的电缆线；
（3）启动外圆磨床，使工件随磨床主轴一起旋转，并随磨床工作台作纵向进给；
（4）启动超声波金属表面加工装置，使超声波金属表面加工装置上的超声波加工刀具与工件接触并对工件施加30kg-300kg的压力；
超声波加工刀具对工件施加的压力，根据不同材质，可按下表选择：
Figure 624055DEST_PATH_IMAGE002
（5）对工件表面进行超声波加工，超声波加工时线速度为5m/分钟--120m/分钟，进给速度为20mm/分钟--200mm/分钟。
超声波加工时线速度和进给速度，根据不同材质，可按下表选择
Figure 21538DEST_PATH_IMAGE003
按上述工艺对金属工件表面进行超声波加工后，超声波加工后达到的表面粗糙度值为Ra0.2以下，耐磨性提高50%以上，疲劳寿命提高6倍以上，避免了传统（抛光）工艺使工件形位工差发生改变的影响，效率是传统抛光工艺的5倍以上，不产生环境污染，费用低。
本发明对工件在磨床上进行超声波加工时的装夹方式、工艺参数进行了明确的制定，使铣床上进行超声波加工时具有了切实可行的操作工艺，保证了超声波加工在最佳状态下进行，保证了对工件超声波加工的最佳效果。
具体实施方式
本发明的外圆磨床超声波金属表面加工工艺，采用CN202079438U公开的《用于磨床的超声波金属表面加工装置》，CN202079438U公开的《用于磨床的超声波金属表面加工装置》的使用过程可参考其说明书中的叙述。本发明对超声波加工过程和不同材质的加工工艺参数做出了明确规定，具体包括以下步骤：
（1）在进行超声波加工之前对工件表面进行加工，达到的加工要求根据材质按下表选择：
Figure 750460DEST_PATH_IMAGE004
工件表面在进行超声波加工之前的加工可以在磨床上进行，这样可以保持工件的装夹方式不变，直接更换超声波装置后进行超声波加工。也可以在其它机床上加工后再在磨床上进行超声波加工。
（2）将工件装夹在外圆磨床的工作台上，装夹方式与磨床上进行磨削加工时的装夹方式一样，将用于磨床的超声波金属表面加工装置安装在外圆磨床的砂轮架上，连接牢固超声波金属表面加工装置上超声波加工刀具与外部超声波发生器之间的电缆线；
（3）启动外圆磨床，使工件随磨床主轴一起旋转，并随磨床工作台作纵向进给；
（4）启动超声波金属表面加工装置，使超声波金属表面加工装置上的超声波加工刀具与工件接触并对工件施加一定的压力，该压力根据工件材质按下表选择：
该压力是根据设置在超声波金属表面加工装置内部的弹簧的变形量来确定的，弹簧的弹性系数是一定的，可以通过调节刀具的吃刀量来控制对工件施加的压力。
（5）对工件表面进行超声波加工，超声波加工时工件的线速度和进给速度根据材质按下表选择：
Figure 937039DEST_PATH_IMAGE006
。

Claims (4)

1.一种外圆磨床超声波金属表面加工工艺，其特征是：包括以下步骤：
（1）在进行超声波加工之前对工件表面进行加工，使表面粗糙度Ra值为0.6μm -3.2μm，超声波加工余量为0-0.05 mm；
（2）将工件装夹在外圆磨床的工作台上，将用于磨床的超声波金属表面加工装置安装在外圆磨床的砂轮架上，连接超声波金属表面加工装置上超声波加工刀具与外部超声波发生器之间的电缆线；
（3）启动外圆磨床，使工件随磨床主轴一起旋转，并随磨床工作台作纵向进给；
（4）启动超声波金属表面加工装置，使超声波金属表面加工装置上的超声波加工刀具与工件接触并对工件施加30kg-300kg的压力；
（5）对工件表面进行超声波加工，超声波加工时线速度为5m/分钟--120m/分钟，进给速度为20mm/分钟--200mm/分钟。
2.根据权利要求1所述的外圆磨床超声波金属表面加工工艺，其特征是：所述步骤（1）中超声波加工之前的表面粗糙度Ra值和超声波加工余量，根据不同材质，按下表选择：
Figure 954569DEST_PATH_IMAGE001
                                                                        。
3.根据权利要求1所述的外圆磨床超声波金属表面加工工艺，其特征是：所述步骤（4）中超声波加工刀具对工件施加的压力，根据不同材质，按下表选择：
Figure 259779DEST_PATH_IMAGE002
                                                                   。
4.根据权利要求1所述的外圆磨床超声波金属表面加工工艺，其特征是：所述步骤（5）中超声波加工时线速度和进给速度，根据不同材质，按下表选择
Figure 376771DEST_PATH_IMAGE003
。
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