一種銑削加工系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種銑削加工系統(tǒng)，它包括計算機單元、機床工作臺、攝像頭、刀具、超聲波變幅桿、超聲波換能器、超聲波發(fā)生器、立柱、水負載、環(huán)形器、微波發(fā)生器、微波輸出管、防護罩和紅外測溫儀；刀具、超聲波變幅桿、超聲波換能器以及超聲波發(fā)生器順次連接并均設置于機床工作臺的上方，超聲波發(fā)生器設置于立柱的下方，防護罩固定連接于立柱的外側并包裹機床工作臺的外周；微波輸出管、水負載、環(huán)形器以及微波發(fā)生器順次連接且該微波輸出管穿過防護罩朝向機床工作臺上的工件；它采用超聲振動和微波裝置輔助銑削能克服現(xiàn)有硬脆材料加工過程中刀具磨損快、產(chǎn)熱量大等缺陷，并且加熱速度快，工作效率高；它廣泛適用于硬脆材料的加工配套使用。
【專利說明】
一種銑削加工系統(tǒng)
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種銑削加工系統(tǒng)，特別涉及一種應用于陶瓷等硬脆材料的銑削加工系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]硬脆材料具有比普通材料更優(yōu)良的熱穩(wěn)定性和耐磨性，隨著現(xiàn)代科技和工業(yè)的發(fā)展，一些脆硬材料如陶瓷、硅、金剛石和光學玻璃，在航天、航空、汽車、冶金和機械加工等高科技行業(yè)得到越來越廣泛的應用；但是由于該類材料具有硬度高和易碎的特點，因此在加工過程中存在刀具磨損快、產(chǎn)熱量大的問題，特別在銑削加工時存在刀具磨損嚴重、發(fā)熱量大、加工效率低、成本高等問題;故對加工的刀具要求比較高，尤其對加工精度和加工質量有較高要求的結構件，傳統(tǒng)的機械加工方法和加工工具很難滿足對這些硬脆材料的加工要求。
[0003]經(jīng)檢索，在先申請?zhí)枮?01420765282.X—種超聲波銑削裝置的專利公開了包括超聲波換能器和刀體的銑削裝置;另有申請?zhí)枮?01220006766.7的專利公開了一種沿進給方向施加超聲振動輔助銑削表面微造型裝置包括設置于銑床工作臺上的夾具，夾具上夾持有換能器，換能器分別與超聲波發(fā)生器和變幅桿相連，且變幅桿前端固定有工件，工件與銑刀相配合，銑刀與銑床主軸相連。
[0004]以上技術方案均為超聲振動與銑削的結合，超聲振動在銑削的過程中使刀具受到的摩擦變小，產(chǎn)生的熱量大大減少，銑削力顯著下降，避免了普通切削時的“讓刀”現(xiàn)象，并且不產(chǎn)生積肩瘤;但超聲振動銑削只是使刀具與工件的接觸時間變短，工件的硬度、剛度等性質并未改變，在二者接觸的時間內(nèi)，刀具銑削工件的過程仍與普通銑削相同，當加工時間較長時仍存在刀具磨損嚴重、發(fā)熱量大、加工效率低的問題。
[0005]二十世紀五十年代以后，為了改善陶瓷材料的加工工藝，國內(nèi)外陸續(xù)有學者對陶瓷的加熱輔助切削提出了自己的設想，并進行了相關的實驗；陶瓷的加熱輔助切削是指通過對工件進行輔助加熱，使陶瓷材料原子的活動能力增加，使其更容易產(chǎn)生滑移，塑性提高，在塑性狀態(tài)下對材料進行切削；現(xiàn)有的輔助加熱方式主要包括電流加熱、氧乙炔焰加熱、等離子弧加熱和激光加熱等。
[0006]由于等離子弧、激光、氧乙炔焰加熱時熱量的傳遞均是由表及里，熱量要通過陶瓷的導熱才能達到陶瓷內(nèi)部，但大部分陶瓷的導熱系數(shù)很低，從而在材料的被加工區(qū)會形成很大的溫度梯度，易產(chǎn)生很大的熱應力，導致亞表層損傷，強度降低，在加工過程中產(chǎn)生的切削會妨礙陶瓷表面熱的吸收;而且等離子弧、激光、氧乙炔焰加熱設備昂貴，技術復雜;這也是近年來陶瓷等離子弧、激光、氧乙炔焰加熱塑性切削技術僅處于實驗室的研究而很難推廣實用的原因；因此尋求低成本、均勻加熱的熱源就成為陶瓷加熱塑性切削技術實用化的關鍵。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對上述情況，本實用新型的目的在于提供一種銑削加工系統(tǒng)，它采用超聲振動和微波裝置輔助銑削能克服現(xiàn)有硬脆材料加工過程中刀具磨損快、產(chǎn)熱量大等缺陷，并且結構科學合理，加熱速度快，工作效率高，加工成本低，市場前景廣闊，便于推廣使用。
[0008]為實現(xiàn)上述任務，一種銑削加工系統(tǒng)，它包括計算機單元、機床工作臺、攝像頭、刀具、超聲波變幅桿、超聲波換能器、超聲波發(fā)生器、立柱、水負載、環(huán)形器、微波發(fā)生器、微波輸出管、防護罩和紅外測溫儀;所述刀具、超聲波變幅桿、超聲波換能器以及超聲波發(fā)生器順次連接并均設置于機床工作臺的上方，所述超聲波發(fā)生器設置于立柱的下方，所述防護罩固定連接于立柱的外側并包裹機床工作臺的外周;所述微波輸出管、水負載、環(huán)形器以及微波發(fā)生器順次連接且該微波輸出管穿過防護罩朝向機床工作臺上的工件，所述紅外測溫儀連接在微波輸出管上且靠近工件一端。
[0009]為實現(xiàn)本實用新型結構、效果優(yōu)化，其進一步的措施:所述防護罩的一側安裝有與計算機單元連接的攝像頭。
[0010]所述防護罩的厚度為5mm?10mm。
[0011]所述微波發(fā)生器為發(fā)射微波的晶體管或電子管。
[0012]所述微波輸出管為中空的金屬管。
[0013]所述計算機單元設置于機床工作臺的一側并分別與立柱、紅外測溫儀、微波發(fā)生器以及機床工作臺連接。
[0014]本實用新型提供一種銑削加工系統(tǒng)，它包括計算機單元、機床工作臺、攝像頭、刀具、超聲波變幅桿、超聲波換能器、超聲波發(fā)生器、立柱、水負載、環(huán)形器、微波發(fā)生器、微波輸出管、防護罩和紅外測溫儀;所述刀具、超聲波變幅桿、超聲波換能器以及超聲波發(fā)生器順次連接并均設置于機床工作臺的上方，所述超聲波發(fā)生器設置于立柱的下方，所述防護罩固定連接于立柱的外側并包裹機床工作臺的外周;所述微波輸出管、水負載、環(huán)形器以及微波發(fā)生器順次連接且該微波輸出管穿過防護罩朝向機床工作臺上的工件，所述紅外測溫儀連接在微波輸出管上且靠近工件一端;它采用超聲振動和微波裝置輔助銑削能克服現(xiàn)有硬脆材料加工過程中刀具磨損快、產(chǎn)熱量大等缺陷，并且結構科學合理，加熱速度快，工作效率高，加工成本低，具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益，市場前景廣闊，便于推廣使用。
[0015]本實用新型相比現(xiàn)有技術所產(chǎn)生的有益效果:
[0016]1、本實用新型采用超聲振動與微波加熱二者協(xié)同輔助銑削的方式，在銑削的過程中，通過微波由內(nèi)而外、均勻地對工件進行加熱，使其發(fā)生塑性變化，使刀具不易損壞，同時還可延長刀具使用壽命、提高工件的加工質量；
[0017]Π、本實用新型采用超聲振動和微波加熱協(xié)同作業(yè)，相對單獨的超聲振動，大大縮短了加工時間，提高了工作效率，且微波加熱速度快，可進一步提高工作效率；
[0018]m、本實用新型采用超聲振動和微波加熱協(xié)同作業(yè)，加工時刀具與工件的接觸時間短，工件在微波和波導的作用下被迅速、均勻地軟化，降低了工件的硬度，減小了加工難度，大大降低了產(chǎn)熱量；
[0019]IV、本實用新型利用微波對工件加熱，相比等離子弧、激光、氧乙炔焰加熱等加工方式技術較簡單、設備費用低，同時采用超聲振動和微波加熱協(xié)同輔助銑削，從整體上降低了生產(chǎn)成本；
[0020]V、本實用新型采用防護罩上設置攝像頭并與計算機單元連接，有利于對銑削加工全過程進行實時監(jiān)控，保障安全生產(chǎn)；
[0021]V1、本實用新型采用對微波輸出管加裝紅外測溫儀，有利于實時掌握微波加熱的溫度，為后續(xù)改進提供科學依據(jù)。
[0022]本實用新型廣泛適用于陶瓷、硅、金剛石和光學玻璃等硬脆材料加工配套使用。
[0023]下面將參照圖，對本實用新型作進一步詳細的說明。
【附圖說明】
[0024]圖1為本實用新型整體結構示意圖。
[0025]圖中:1-計算機單元，2-機床工作臺，3-工件，4-攝像頭，5-刀具，6_超聲波變幅桿，7-超聲波換能器，8-超聲波發(fā)生器，9-立柱，10-水負載，11-環(huán)形器，12-微波發(fā)生器，13-微波輸出管，14-防護罩，15-紅外測溫儀。
【具體實施方式】
[0026]參考附圖，本實用新型是這樣實現(xiàn)的:一種銑削加工系統(tǒng)，它包括計算機單元1、機床工作臺2、攝像頭4、刀具5、超聲波變幅桿6、超聲波換能器7、超聲波發(fā)生器8、立柱9、水負載10、環(huán)形器11、微波發(fā)生器12、微波輸出管13、防護罩14和紅外測溫儀15;所述刀具5、超聲波變幅桿6、超聲波換能器7以及超聲波發(fā)生器8順次連接并均設置于機床工作臺2的上方，所述超聲波發(fā)生器8設置于立柱9的下方，所述防護罩14固定連接于立柱9的外側并包裹機床工作臺2的外周;所述微波輸出管13、水負載10、環(huán)形器11以及微波發(fā)生器12順次連接且該微波輸出管13穿過防護罩14朝向機床工作臺2上的工件3，所述紅外測溫儀15連接在微波輸出管13上且靠近工件3—端。
[0027]如圖1所示，本實用新型的防護罩14的一側安裝有與計算機單元I連接的攝像頭4，用于對加工過程進行實時監(jiān)控，該防護罩14的厚度為5mm?10_，所述防護罩優(yōu)選采用透明材料制作如有機玻璃等;所述微波發(fā)生器12為發(fā)射微波的晶體管或電子管;所述微波輸出管13為中空的金屬管;所述計算機單元I設置于機床工作臺2的一側并分別與立柱9、紅外測溫儀15、微波發(fā)生器12以及機床工作臺2連接。
[0028]本實用新型還提供一種銑削加工方法，包括如下步驟:
[0029]①安裝工件3和銑刀；
[0030]②啟動計算機單元I并設置超聲振動頻率和微波脈沖頻率，相關參數(shù)根據(jù)工藝需求進行設置；
[0031]③驅動機床工作臺2按設定的運行軌跡移動；
[0032]④將微波輸出管13對準工件3需加工區(qū)域的表面進行加熱；
[0033]⑤由計算機單元I控制的超聲波發(fā)生器8發(fā)出振動超聲波，并經(jīng)超聲波換能器7和超聲波變幅桿6而帶動所述銑刀振動，從而去除已加熱部分的材料；
[0034]⑥重復步驟③-⑤，直至整個工序完成；
[0035]⑦關閉微波發(fā)生器8，退出銑刀，收縮防護罩14，準備下一次加工。
[0036]結合附圖，本實用新型的機理如下:
[0037]超聲振動加工具有很強的工藝優(yōu)勢:切削力小、切削熱低、工件表面質量高、尺寸精度高、切肩易處理、刀具耐用度高、加工穩(wěn)定、生產(chǎn)效率高，并能很好地解決難于加工的金屬材料或非金屬材料，以及表面質量要求高的零件的加工問題。
[0038]超聲振動加工具有能量集中和瞬間斷續(xù)切削的特性，能有效地改變傳統(tǒng)加工的切削機制，并且超聲振動切削具有可大幅度降低切削力、減少切削熱、微分化切削過程、精整加工表面、加工表面無變質層及可消除硬脆材料加工表面微裂紋等特點，對實現(xiàn)難切削材料的精密和超精密加工都具有良好的實用價值，并對提高硬脆材料零部件的可靠性具有重要的作用。
[0039]微波的電磁能量能穿透介質材料并傳送到物質的內(nèi)部，并與物體的原子、分子互相碰撞、摩擦，從而使物體發(fā)熱，微波加熱具有內(nèi)外同熱、熱應力小、效率高、加熱速度快、成本低、具有選擇性等特點，被廣泛應用到實踐中。
[0040]以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化;凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權項】
1.一種銑削加工系統(tǒng)，其特征是在于包括計算機單元、機床工作臺、攝像頭、刀具、超聲波變幅桿、超聲波換能器、超聲波發(fā)生器、立柱、水負載、環(huán)形器、微波發(fā)生器、微波輸出管、防護罩和紅外測溫儀;所述刀具、超聲波變幅桿、超聲波換能器以及超聲波發(fā)生器順次連接并均設置于機床工作臺的上方，所述超聲波發(fā)生器設置于立柱的下方，所述防護罩固定連接于立柱的外側并包裹機床工作臺的外周;所述微波輸出管、水負載、環(huán)形器以及微波發(fā)生器順次連接且該微波輸出管穿過防護罩朝向機床工作臺上的工件，所述紅外測溫儀連接在微波輸出管上且靠近工件一端。2.根據(jù)權利要求1所述的一種銑削加工系統(tǒng)，其特征在于所述防護罩的一側安裝有與計算機單元連接的攝像頭。3.根據(jù)權利要求1所述的一種銑削加工系統(tǒng)，其特征在于所述防護罩的厚度為5mm?1mm04.根據(jù)權利要求1所述的一種銑削加工系統(tǒng)，其特征在于所述微波發(fā)生器為發(fā)射微波的晶體管或電子管。5.根據(jù)權利要求1所述的一種銑削加工系統(tǒng)，其特征在于所述微波輸出管為中空的金屬管。6.根據(jù)權利要求1所述的一種銑削加工系統(tǒng)，其特征在于所述計算機單元設置于機床工作臺的一側并分別與立柱、紅外測溫儀、微波發(fā)生器以及機床工作臺連接。
【文檔編號】B28D1/18GK205466783SQ201620259339
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月31日
【發(fā)明人】唐思文, 劉德順, 李鵬南, 蔣玲莉, 許靖偉
【申請人】湖南科技大學