CN110064764A - 一种超声切削修光加工系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超声切削修光加工系统，包括超声波换能器，其前端与变幅杆的后端紧密可靠连接，超声波换能器通过导线与超声电源连接；变幅杆，其振动位移节点位置设有法兰盘，法兰盘通过支撑板与B轴旋转刀架连接；以及，修光刃刀具，其与变幅杆的前端紧密可靠连接。刀具进给方向的超声高频振动会提高修光刃的作用长度，降低修光刃在加工表面产生二次刀痕，实现加工表面质量的提高；超声振动的清洁作用，使修光刃处难以产生积屑瘤，使加工表面质量得到更好的保证；超声振动使切削刃和修光刃与被加工材料的接触状态和作用机制发生变化，降低切削力和切削温度，提高切削刃加工后的表面质量，经过修光刃和超声振动的共同作用后，加工表面质量进一步提高。

Description

一种超声切削修光加工系统
技术领域
本发明涉及金属材料精密切削加工领域，特别是涉及一种超声切削修光加工系统。
背景技术
在碳钢和合金钢等金属材料在切削加工后，通常需要经过磨削加工才能获得更好的切削表面加工质量，但磨削加工的效率相对较低，尤其是对于有色金属及其合金等金属材料由于硬度较低而不能通过磨削加工获得更好的切削表面加工质量。为了解决金属材料高质量表面高效加工的问题，设计人员提出采用带有修光刃的切削刀具实现以切代磨，增加了刀尖抗冲击能力，降低了加工件表面粗糙度，提高了高质量表面加工效率。
专利“一种修光刃刀片(CN204075254U)”和“修光刃刀片(CN207288922U)”公开的修光刃刀片均采用圆弧状修光刃，修光刃与切削刃过渡圆滑，切削刃与修光刃切削力过渡平稳，切削中振动小，且能较好地实现降低加工表面粗糙度，提高加工表面质量。但由于为了降低切削力，修光刃的凸出量一般都较小，且在加工中修光刃的磨损相对较快，因此圆弧修光刃刀片的使用寿命相对较低。
为了提高修光刃刀片的使用寿命，专利“带修光刃的硬质合金车刀片(CN203843200)”提出采用直线形修光刃连接主切削刃、刀尖圆弧和副切削刃，由于直线形修光刃的耐磨性较好，可有效提高修光刃刀片的使用寿命，且能较好地提高表面加工质量。专利“切削刀片的修光刃、切削刀片及切削刀具(CN205362714U)”公开了一种与刀尖圆弧半径相切的直线形修光刃，并在直线修光刃的另一端连接与加工面呈一定角度的副修光刃。专利“一种具有较长使用寿命的PCBN修光刃刀片(CN207479635U)”公开了一种直线形修光刃，此直线形修光刃通过一过渡圆弧连接后方的主切削刃。上述专利通过圆弧过渡实现直线形修光刃与切削刃的圆滑过渡连接，使切削过程更加稳定。由于直线形修光刃的挤压修光力较大，切削温度较高，导致刀具使用寿命增加有限，同时在加工中易产生积屑瘤，影响加工表面质量。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种超声切削修光加工系统，将超声振动与修光刃刀具有机结合，实现表面加工质量进一步提高，刀具使用寿命大大延长。本发明采用的技术手段如下：
一种超声切削修光加工系统，包括：
超声波换能器，其前端与变幅杆的后端紧密可靠连接，所述超声波换能器通过导线与超声电源连接；
所述变幅杆，其振动位移节点位置设有法兰盘，所述法兰盘通过支撑板与B轴旋转刀架连接；
以及，修光刃刀具，其与所述变幅杆的前端紧密可靠连接。
所述修光刃刀具的超声振动方向与其进给方向相同。
所述超声电源能产生高频电能。
所述超声波换能器的前端通过双头螺柱与所述变幅杆的后端紧密可靠连接。
所述法兰盘通过压紧螺钉与所述支撑板紧密固定连接。
所述修光刃刀具通过定位固定螺钉与所述变幅杆的前端紧密可靠连接。
本发明具有以下优点：
1、加工表面质量高
专利“一种修光刃刀片(CN204075254U)”和“修光刃刀片(CN207288922U)”公开的圆弧状修光刃刀片，及专利“带修光刃的硬质合金车刀片(CN203843200)”、“切削刀片的修光刃、切削刀片及切削刀具(CN205362714U)”和“一种具有较长使用寿命的PCBN修光刃刀片(CN207479635U)”公开的直线形修光刃刀片，在加工中由于修光刃的挤压作用均会产生二次刀痕，影响工件的表面加工质量，同时在修光刃处易产生积屑瘤，进一步降低加工表面质量。
本发明公布的超声切削修光加工系统，从运动学原理方面来看，沿被加工表面母线或表面母线切线方向进给，即刀具进给方向的超声高频振动会提高修光刃的作用长度，降低修光刃在加工表面产生二次刀痕，实现加工表面质量的提高；同时超声振动的清洁作用，使修光刃处难以产生积屑瘤，使加工表面质量得到更好的保证；同时超声振动使切削刃和修光刃与被加工材料的接触状态和作用机制发生变化，降低切削力和切削温度，提高切削刃加工后的表面质量，经过修光刃和超声振动的共同作用后，加工表面质量进一步提高。
2、刀具寿命长
专利“一种修光刃刀片(CN204075254U)”和“修光刃刀片(CN207288922U)”公开的圆弧状修光刃刀片，由于修光刃处能起到修光挤压作用的体积较小，在加工中磨损较快，刀具寿命较低；专利“带修光刃的硬质合金车刀片(CN203843200)”、“切削刀片的修光刃、切削刀片及切削刀具(CN205362714U)”和“一种具有较长使用寿命的PCBN修光刃刀片(CN207479635U)”公开的直线形修光刃刀片，由于在加工中挤压修光力较大，切削温度较高，导致刀具使用寿命增加有限。
本发明公布的超声切削修光加工系统，通过在刀具的进给方向施加超声振动，实现断续切削和修光，降低切削力和修光压力，从而降低切削产热，断续的切削和修光还有利于刀具的散热，大大降低切削温度；同时超声振动使切削刃和修光刃与被加工材料的接触状态和作用机制发生变化，降低切削刃和修光刃与被加工材料的摩擦系数，降低摩擦力和摩擦产热，从而降低切削刃和修光刃的磨损，提高刀具寿命。
3、加工效率高
专利“一种修光刃刀片(CN204075254U)”和“修光刃刀片(CN207288922U)”公开的圆弧状修光刃刀片，及专利“带修光刃的硬质合金车刀片(CN203843200)”、“切削刀片的修光刃、切削刀片及切削刀具(CN205362714U)”和“一种具有较长使用寿命的PCBN修光刃刀片(CN207479635U)”公开的直线形修光刃刀片，在加工时为了降低切削力和切削温度，降低刀具磨损，工件的旋转速度和刀具进给速度均不能太高，加工效率较低。
本发明公布的超声切削修光加工系统，通过在刀具的进给方向施加超声振动，可在较大进给速度下实现断续切削和修光，有效降低切屑对刀具的阻力和修光压力，同时可降低切削刃和修光刃与被加工材料的摩擦系数，降低刀具与工件材料间的摩擦力和摩擦生热，切削力可减小到普通切削的1/3-1/10，因此在保证刀具寿命的情况下，可适当提高工件旋转速度和刀具进给速度，提高加工效率。
基于上述理由本发明可在金属材料精密切削加工等领域广泛推广。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的超声切削修光加工系统加工曲面外圆的旋转示意图。
图2是本发明的超声切削修光加工系统加工曲面端面的旋转示意图。
图3是本发明的超声切削修光加工系统加工内孔的旋转示意图。
图4是图1中I部放大结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-图4所示，一种超声切削修光加工系统，包括：超声波换能器9，其前端通过双头螺柱10与变幅杆5的后端紧密可靠连接，所述超声波换能器9通过导线11与超声电源12连接；所述变幅杆5，其振动位移节点位置设有法兰盘8，所述法兰盘8通过支撑板6与B轴旋转刀架13连接；所述法兰盘8通过压紧螺钉7与所述支撑板6紧密固定连接，以及，修光刃刀具4，其通过定位固定螺钉3与所述变幅杆5的前端紧密可靠连接；所述修光刃刀具4的超声振动方向与其进给方向相同；所述超声电源12能产生高频电能。
所述超声电源12产生高频电能，通过所述导线11将电能传递给所述超声波换能器9，所述超声波换能器9将高频电能转化成相应频率的机械振动，所述变幅杆5将所述超声波换能器9产生的高频机械振动振幅进行放大，并传递给所述修光刃刀具4。
机床主轴1带动工件2旋转，所述修光刃刀具4在所述B轴旋转刀架13的联动作用下沿着被加工表面母线或表面母线切线方向进给，所述修光刃刀具4的超声振动方向与其进给方向相同，所述切削刃401在所述修光刃刀具4进给方向的超声振动作用下产生断续切削，所述修光刃402在所述修光刃刀具4进给方向的超声振动作用下对切削加工表面进行修光。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种超声切削修光加工系统，其特征在于，包括：
超声波换能器，其前端与变幅杆的后端紧密可靠连接，所述超声波换能器通过导线与超声电源连接；
所述变幅杆，其振动位移节点位置设有法兰盘，所述法兰盘通过支撑板与B轴旋转刀架连接；
以及，修光刃刀具，其与所述变幅杆的前端紧密可靠连接。
2.根据权利要求1所述的超声切削修光加工系统，其特征在于，所述修光刃刀具的超声振动方向与其进给方向相同。
3.根据权利要求1所述的超声切削修光加工系统，其特征在于，所述超声电源能产生高频电能。
4.根据权利要求1所述的超声切削修光加工系统，其特征在于，所述超声波换能器的前端通过双头螺柱与所述变幅杆的后端紧密可靠连接。
5.根据权利要求1所述的超声切削修光加工系统，其特征在于，所述法兰盘通过压紧螺钉与所述支撑板紧密固定连接。
6.根据权利要求1所述的超声切削修光加工系统，其特征在于，所述修光刃刀具通过定位固定螺钉与所述变幅杆的前端紧密可靠连接。
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