CN107671336A - 一种铣削专用超声振动辅助装置及其使用方法 - Google Patents

一种铣削专用超声振动辅助装置及其使用方法 Download PDF

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Abstract

一种铣削专用超声振动辅助装置及其使用方法，导向板固装在铣床工作台上，导向板上设有导向槽；输出板上设有导向轨，输出板位于导向板上方，导向轨位于导向槽内，输出板与导向板滑动配合；换能器固装在铣床工作台上，变幅杆水平固连在换能器与输出板之间；超声波发生器通过导线与换能器相连。使用方法步骤为：分别将超声振动导向板、超声振动输出板、换能器及零件安装到铣床工作台上；将变幅杆固连在换能器与超声振动输出板之间；将换能器与超声波发生器相连；将铣削刀具安装到铣床主轴上；启动铣床和超声波发生器；通过变幅杆向超声振动输出板输出超声振动，零件随铣床工作台进给；按照铣削参数完成零件加工，关闭铣床和超声波发生器，卸下零件。

Description

一种铣削专用超声振动辅助装置及其使用方法
技术领域
本发明属于铣削加工技术领域，特别是涉及一种铣削专用超声振动辅助装置及其使用方法。
背景技术
目前，在通过铣削方式加工零件时，铣削刀具将不可避免的因过度磨损而报废，当零件完成铣削工序后，通常会消耗掉大量的铣削刀具，而铣削刀具作为耗材成本也将计入零件的加工成本中，这也无形中提高了零件的制造成本。
诸多加工企业都在想方设法的降低零件的加工成本，而最为迫切想要降低的就是铣削刀具的消耗量，从而可以使零件在制造成本上获得优势，但实际效果并不理想，铣削刀具的消耗量始终居高不下。
想要降低铣削刀具的消耗量，必须从延长铣削刀具使用寿命着手，而铣削刀具的使用寿命又直接由刀具刃口的磨损速度决定。在理论上，只有降低了刀具刃口在切削时的温度，同时避免切削力长时间作用在刀具刃口上，才有可能真正降低刀具刃口的磨损速度。
而实际情况是，在铣削过程中，零件的已加工表面往往会出现振纹，造成这种振纹产生的原因主要是切削参数不合理，而振纹的出现也说明零件表面的加工质量已经下降，随着铣削的继续，刀具刃口的温度也会越来越高，且作用在刀具刃口的切削力也会越来越大，直接后果就是使刀具的使用寿命降低。
因此，如果能够在铣削过程中减少振纹的产生，就可以有效降低刀具刃口的温度和作用在刀具刃口的切削力，从而使零件表面加工质量和刀具的使用寿命得到显著提升，进而使刀具的消耗量进一步降低，最终才能实现零件制造成本的下降。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种铣削专用超声振动辅助装置及其使用方法，能够在铣削过程中减少振纹的产生，可有效降低刀具刃口的温度和作用在刀具刃口的切削力，可使零件表面加工质量和刀具的使用寿命得到显著提升，并且进一步降低刀具的消耗量，从而降低了零件的制造成本。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种铣削专用超声振动辅助装置，包括超声波发生器、换能器、变幅杆、超声振动输出板及超声振动导向板；所述超声振动导向板通过螺栓固定安装在铣床工作台上，在超声振动导向板上表面开设有导向槽；所述超声振动输出板下表面设置有导向轨，超声振动输出板位于超声振动导向板上方，且导向轨位于导向槽内，超声振动输出板与超声振动导向板滑动配合；所述换能器通过支座固定安装在铣床工作台上，所述变幅杆水平固连在换能器与超声振动输出板之间，且变幅杆的振动方向与导向槽及导向轨相平行；所述超声波发生器通过导线与换能器相连。
所述导向槽和导向轨均采用燕尾结构。
所述的铣削专用超声振动辅助装置的使用方法，包括如下步骤：
步骤一：将超声振动导向板通过螺栓固定安装在铣床工作台上；
步骤二：将待加工零件通过螺栓固定连接到超声振动输出板；
步骤三：将超声振动输出板下表面的导向轨从侧向插入导向槽中，以完成超声振动输出板在超声振动导向板上的安装；
步骤四：将换能器通过支座固定安装在铣床工作台上；
步骤五：将变幅杆固定连接在换能器与超声振动输出板之间；
步骤六：将换能器通过导线与超声波发生器相连；
步骤七：根据零件的实际加工要求选择铣削刀具，并将选中的铣削刀具安装到铣床主轴上；
步骤八：启动铣床和超声波发生器，超声波发生器输出的高频电信号通过换能器转化为同频机械振动，再借助变幅杆将振动放大，最后通过变幅杆向超声振动输出板输出超声振动，且零件随铣床工作台进给；
步骤九：按照铣削参数直至完成零件的铣削加工，然后关闭铣床和超声波发生器，将加工好的零件卸下；如有需要，更换新零件后，继续对新零件进行超声振动铣削加工。
所述变幅杆向超声振动输出板输出的超声振动的扭振频率为20kHz，振幅为10微米。
本发明的有益效果：
本发明与现有技术相比，能够在铣削过程中减少振纹的产生，可有效降低刀具刃口的温度和作用在刀具刃口的切削力，可使零件表面加工质量和刀具的使用寿命得到显著提升，并且进一步降低刀具的消耗量，从而降低了零件的制造成本。
附图说明
图1为本发明的一种铣削专用超声振动辅助装置结构示意图；
图2为本发明的超声振动输出板结构示意图；
图3为本发明的超声振动导向板结构示意图；
图中，1—超声波发生器，2—换能器，3—变幅杆，4—超声振动输出板，5—超声振动导向板，6—铣床工作台，7—导向槽，8—导向轨，9—支座，10—导线，11—零件，12—铣削刀具。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
如图1～3所示，一种铣削专用超声振动辅助装置，包括超声波发生器1、换能器2、变幅杆3、超声振动输出板4及超声振动导向板5；所述超声振动导向板5通过螺栓固定安装在铣床工作台6上，在超声振动导向板5上表面开设有导向槽7；所述超声振动输出板4下表面设置有导向轨8，超声振动输出板4位于超声振动导向板5上方，且导向轨8位于导向槽7内，超声振动输出板4与超声振动导向板5滑动配合；所述换能器2通过支座9固定安装在铣床工作台6上，所述变幅杆3水平固连在换能器2与超声振动输出板4之间，且变幅杆3的振动方向与导向槽7及导向轨8相平行；所述超声波发生器1通过导线10与换能器2相连；所述导向槽7和导向轨8均采用燕尾结构。
所述的铣削专用超声振动辅助装置的使用方法，包括如下步骤：
步骤一：将超声振动导向板5通过螺栓固定安装在铣床工作台6上；
步骤二：将待加工零件11通过螺栓固定连接到超声振动输出板4；
步骤三：将超声振动输出板4下表面的导向轨8从侧向插入导向槽7中，以完成超声振动输出板4在超声振动导向板5上的安装；
步骤四：将换能器2通过支座9固定安装在铣床工作台6上；
步骤五：将变幅杆3固定连接在换能器2与超声振动输出板4之间；
步骤六：将换能器2通过导线10与超声波发生器1相连；
步骤七：根据零件11的实际加工要求选择铣削刀具12，并将选中的铣削刀具12安装到铣床主轴上；
步骤八：启动铣床和超声波发生器1，超声波发生器1输出的高频电信号通过换能器2转化为同频机械振动，再借助变幅杆3将振动放大，最后通过变幅杆3向超声振动输出板4输出超声振动，超声振动的扭振频率为20kHz，振幅为10微米；零件11随铣床工作台6进给；本实施例中，进给切削速度为40m/min，轴向切深为3mm，径向切宽为0.3mm，
步骤九：按照铣削参数直至完成零件11的铣削加工，然后关闭铣床和超声波发生器1，将加工好的零件11卸下；如有需要，更换新零件后，继续对新零件进行超声振动铣削加工。
实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。

Claims (4)

1.一种铣削专用超声振动辅助装置，其特征在于：包括超声波发生器、换能器、变幅杆、超声振动输出板及超声振动导向板；所述超声振动导向板通过螺栓固定安装在铣床工作台上，在超声振动导向板上表面开设有导向槽；所述超声振动输出板下表面设置有导向轨，超声振动输出板位于超声振动导向板上方，且导向轨位于导向槽内，超声振动输出板与超声振动导向板滑动配合；所述换能器通过支座固定安装在铣床工作台上，所述变幅杆水平固连在换能器与超声振动输出板之间，且变幅杆的振动方向与导向槽及导向轨相平行；所述超声波发生器通过导线与换能器相连。
2.根据权利要求1所述的一种铣削专用超声振动辅助装置，其特征在于：所述导向槽和导向轨均采用燕尾结构。
3.权利要求1所述的铣削专用超声振动辅助装置的使用方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤一：将超声振动导向板通过螺栓固定安装在铣床工作台上；
步骤二：将待加工零件通过螺栓固定连接到超声振动输出板；
步骤三：将超声振动输出板下表面的导向轨从侧向插入导向槽中，以完成超声振动输出板在超声振动导向板上的安装；
步骤四：将换能器通过支座固定安装在铣床工作台上；
步骤五：将变幅杆固定连接在换能器与超声振动输出板之间；
步骤六：将换能器通过导线与超声波发生器相连；
步骤七：根据零件的实际加工要求选择铣削刀具，并将选中的铣削刀具安装到铣床主轴上；
步骤八：启动铣床和超声波发生器，超声波发生器输出的高频电信号通过换能器转化为同频机械振动，再借助变幅杆将振动放大，最后通过变幅杆向超声振动输出板输出超声振动，且零件随铣床工作台进给；
步骤九：按照铣削参数直至完成零件的铣削加工，然后关闭铣床和超声波发生器，将加工好的零件卸下；如有需要，更换新零件后，继续对新零件进行超声振动铣削加工。
4.根据权利要求3所述的铣削专用超声振动辅助装置的使用方法，其特征在于：所述变幅杆向超声振动输出板输出的超声振动的扭振频率为20kHz，振幅为10微米。
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