一種聲熱能輔助加工裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種機加工裝置，尤其涉及一種利用聲熱能輔助的機加工裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著航空航天工業(yè)、兵器工業(yè)、汽車工業(yè)、電子工業(yè)等的發(fā)展，對材料性能、加工精度、加工效率要求不斷提高，特別是難加工材料的加工精度與加工效率亟待解決，如不銹鋼、鈦合金、黑色金屬等材料的超精密一次加工成型技術(shù)。一般高溫合金、鈦合金等具有優(yōu)良的熱強度性能、熱穩(wěn)定性能、熱疲勞性能，傳統(tǒng)的機械加工，加工區(qū)域溫度不斷升高，加劇了刀具和工件的粘連，影響刀具壽命和加工表面質(zhì)量。面對該問題，現(xiàn)有的技術(shù)方案一般從降溫入手，例如通過冷卻液來降低加工區(qū)域的溫度進(jìn)而降低刀具表面的溫度，但是隨著冷卻液降低刀具溫度的同時，也改變了加工區(qū)域工件表面材料的加工性能(例如溫度降低，切削性能降低)，影響工件表面質(zhì)量，也就是說為了生產(chǎn)成本的考慮，雖然提高了刀具壽命卻降低了工件表面質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于考慮上述問題而提供一種聲熱能輔助加工裝置。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種聲熱能輔助加工裝置，包括主軸、工件、刀柄、刀具，還包括超聲加工裝置、熱能激發(fā)裝置;所述主軸帶動所述工件旋轉(zhuǎn);所述超聲加工裝置包括換能器、變幅桿;所述變幅桿的末端連接有刀柄;所述刀柄上設(shè)置有對工件進(jìn)行機加工的刀具;所述熱能激發(fā)裝置設(shè)置在所述工件的上方，所述熱能激發(fā)裝置發(fā)出的熱斑投射在所述工件的表面。
[0005]作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述變幅桿的軸線與所述刀柄的軸線夾角小于等于90度。
[0006]作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述刀具包括車刀、銑刀、刨刀。
[0007]作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述熱能激化裝置產(chǎn)生的熱能為離子束、電子束、激光、氧乙炔焰中的一種或多種。
[0008]作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述熱能激化裝置產(chǎn)生熱能的溫度可調(diào)節(jié)。
[0009]為實現(xiàn)上述目的，發(fā)明的還可以采用另外一種技術(shù)方案，一種聲熱能輔助加工裝置，包括夾具、主軸、工件、刀柄、刀具，還包括超聲加工裝置、熱能激發(fā)裝置;所述超聲加工裝置包括換能器、變幅桿;所述變幅桿的末端通過夾具連接有主軸;所述主軸帶動所述工件旋轉(zhuǎn);所述刀柄上設(shè)置有對工件進(jìn)行機加工的刀具;所述熱能激發(fā)裝置設(shè)置在所述工件的上方，所述熱能激發(fā)裝置發(fā)出的熱斑投射在所述工件的表面。
[0010]作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述變幅桿的軸線與所述刀柄的軸線夾角小于等于90度。
[0011]作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述刀具包括車刀、銑刀、刨刀。
[0012]作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述熱能激化裝置產(chǎn)生的熱能為離子束、電子束、激光、氧乙炔焰中的一種或多種。
[0013]作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述熱能激化裝置產(chǎn)生熱能的溫度可調(diào)節(jié)。
[0014]利用加熱輔助加工技術(shù)、超聲振動加工技術(shù)與機加工相結(jié)合，在改善加工材料加工性能、刀具壽命、表面質(zhì)量的同時，進(jìn)一步提高加工效率。加熱輔助加工技術(shù)提高材料塑性，改善加工性能，但是加劇了刀具和工件的粘連，影響刀具壽命;在引入加熱輔助加工技術(shù)的同時引入了超聲加工，刀具周期性地與工件接觸和分離，有助于降低刀具平均加工應(yīng)力，降低刀具溫度，延長刀具使用壽命;而加入輔助加工技術(shù)的引入也很好的解決了超聲加工中工件表面存在振紋現(xiàn)象。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明的聲熱能輔助加工裝置實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2為本發(fā)明的聲熱能輔助加工裝置實施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖中，1、換能器;2、變幅桿;3、刀柄;4、刀具;5、加熱斑;6、工件;7、切削；8、熱能激發(fā)裝置;9、夾具;10、主軸。
【具體實施方式】
[0018]為更好的說明本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點，下面將結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0019]實施例1
[0020]如圖1所示，一種聲熱能輔助加工裝置，包括主軸、工件、刀具4、超聲加工裝置、熱能激發(fā)裝置，所述主軸帶動所述工件6旋轉(zhuǎn);所述超聲加工裝置包括換能器1、變幅桿2;所述變幅桿2的末端連接有刀柄3;所述刀柄3上設(shè)置有對工件6進(jìn)行機加工的刀具4;所述熱能激發(fā)裝置8設(shè)置在所述工件6的上方，所述熱能激發(fā)裝置8發(fā)出的熱能投射在所述工件6的表面上熱斑5;熱能激發(fā)裝置8對工件6加熱，根據(jù)材料的屬性，可以對加熱溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，預(yù)熱程度達(dá)到不改變工件材料化學(xué)穩(wěn)定性，并提高材料塑性，改善加工性能；在對工件預(yù)熱的同時，刀具在超聲換能器I和變幅桿2的帶動下，軸向振動，刀具周期性地與工件接觸分離;熱能激發(fā)裝置雖然提高了工件加工區(qū)域的溫度，但是刀具的周期性的分離卻未增加刀具表面的溫度，相反工件加工區(qū)域由于溫度的升高改變了材料的加工性能，更有利于加工，提高了加工效率。
[0021]所述變幅桿2的軸線與所述刀柄3的軸線垂直;所述刀具4為車刀或刨刀，車刀在超聲加工裝置下軸向方向振動，車刀周期性地與工件6接觸分離，雖然熱能激發(fā)裝置提高了加工區(qū)域的溫度，但是車刀周期性的分離有助于降低車刀溫度、降低刀具平均加工應(yīng)力。
[0022]加熱輔助加工技術(shù)提高了工件6加工區(qū)域的塑性，極大的改善了切削性能，刀具周期性地與工件接觸和分離，避免了加工區(qū)域溫度的提高帶來的刀具和工件的粘連，且能避免刀具表面溫度的上升;相應(yīng)的，加工區(qū)域材料塑形的提高了，也避免了超聲對工件表面帶來的微裂紋。
[0023]實施例2
[0024]如圖2所示，一種聲熱能輔助加工裝置，包括夾具、主軸、工件、刀具4、超聲加工裝置、熱能激發(fā)裝置;所述超聲加工裝置包括換能器1、變幅桿2;所述變幅桿2的末端通過夾具9連接有主軸10，所述主軸10帶動所述工件6旋轉(zhuǎn);所述刀柄3上設(shè)置有對工件6進(jìn)行機加工的刀具4;所述熱能激發(fā)裝置8設(shè)置在所述工件6的上方，所述熱能激發(fā)裝置8發(fā)出的熱能投射在所述工件6的表面上熱斑5;熱能激發(fā)裝置8對工件6加熱，根據(jù)材料的屬性，可以對加熱溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，預(yù)熱程度達(dá)到不改變工件材料化學(xué)穩(wěn)定性，并提高材料塑性，改善加工性能;在對工件預(yù)熱的同時，工件在超聲換能器I和變幅桿2的帶動下，軸向振動，工件周期性地與刀具接觸分離;熱能激發(fā)裝置雖然提高了工件加工區(qū)域的溫度，但是工件的周期性的分離卻未增加刀具表面的溫度，相反工件加工區(qū)域由于溫度的升高改變了材料的加工性能，更有利于加工，提尚了加工效率。
[0025]所述變幅桿2的軸線與所述刀柄3的軸線的夾角小于或等于90度;所述刀具4為車刀，車刀在超聲加工裝置下軸向方向振動，車刀周期性地與工件6接觸分離，雖然熱能激發(fā)裝置提高了加工區(qū)域的問題，但是車刀周期性的分離有助于降低車刀溫度、降低刀具平均加工應(yīng)力。
[0026]加熱輔助加工技術(shù)提高了工件6加工區(qū)域的塑性，極大的改善了切削性能，工件周期性地與刀具接觸和分離，避免了加工區(qū)域溫度的提高帶來的刀具和工件的粘連，且能避免刀具表面溫度的上升;相應(yīng)的，加工區(qū)域材料塑形的提高了，也避免了超聲對工件表面帶來的微裂紋。
[0027]所述熱能激化裝置產(chǎn)生的熱能為離子束、電子束、激光、氧乙炔焰中的一種或多種;熱能激化裝置產(chǎn)生熱能的溫度可調(diào)節(jié)，由于材料的不同，在加工階段需預(yù)熱的程度也不同。
[0028]最后所應(yīng)當(dāng)說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明作了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的實質(zhì)和范圍。
【主權(quán)項】
1.一種聲熱能輔助加工裝置，包括主軸、工件、刀柄、刀具，其特征在于，還包括超聲加工裝置、熱能激發(fā)裝置;所述主軸帶動所述工件旋轉(zhuǎn);所述超聲加工裝置包括換能器、變幅桿;所述變幅桿的末端連接有刀柄;所述刀柄上設(shè)置有對工件進(jìn)行機加工的刀具;所述熱能激發(fā)裝置設(shè)置在所述工件的上方，所述熱能激發(fā)裝置發(fā)出的熱斑投射在所述工件的表面。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲熱能輔助加工裝置，其特征在于，所述變幅桿的軸線與所述刀柄的軸線夾角小于等于90度。3.根據(jù)權(quán)利要求1-2任一所述的聲熱能輔助加工裝置，其特征在于，所述刀具包括車刀、銑刀、刨刀。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的聲熱能輔助加工裝置，其特征在于，所述熱能激化裝置產(chǎn)生的熱能為離子束、電子束、激光、氧乙炔焰中的一種或多種。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的聲熱能輔助加工裝置，其特征在于，所述熱能激化裝置產(chǎn)生熱能的溫度可調(diào)節(jié)。6.—種聲熱能輔助加工裝置，包括夾具、主軸、工件、刀柄、刀具，其特征在于，還包括超聲加工裝置、熱能激發(fā)裝置;所述超聲加工裝置包括換能器、變幅桿;所述變幅桿的末端通過夾具連接有主軸;所述主軸帶動所述工件旋轉(zhuǎn);所述刀柄上設(shè)置有對工件進(jìn)行機加工的刀具;所述熱能激發(fā)裝置設(shè)置在所述工件的上方，所述熱能激發(fā)裝置發(fā)出的熱斑投射在所述工件的表面。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的聲熱能輔助加工裝置，其特征在于，所述變幅桿的軸線與所述刀柄的軸線夾角小于等于90度。8.根據(jù)權(quán)利要求6-7所述的任一聲熱能輔助加工裝置，其特征在于，所述刀具包括車刀、銑刀、刨刀。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的聲熱能輔助加工裝置，其特征在于，所述熱能激化裝置產(chǎn)生的熱能為離子束、電子束、激光、氧乙炔焰中的一種或多種。10.據(jù)權(quán)利要求9所述的聲熱能輔助加工裝置，其特征在于，所述熱能激化裝置產(chǎn)生熱能的溫度可調(diào)節(jié)。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種聲熱能輔助加工裝置，包括主軸、工件、刀柄、刀具，還包括超聲加工裝置、熱能激發(fā)裝置；所述主軸帶動所述工件旋轉(zhuǎn)；所述超聲加工裝置包括換能器、變幅桿；所述變幅桿的末端連接有刀柄；所述刀柄上設(shè)置有對工件進(jìn)行機加工的刀具；所述熱能激發(fā)裝置設(shè)置在所述工件的上方，所述熱能激發(fā)裝置發(fā)出的熱斑投射在所述工件的表面；利用加熱輔助加工技術(shù)、超聲振動加工技術(shù)與機加工相結(jié)合，在改善加工材料加工性能、刀具壽命、表面質(zhì)量的同時，進(jìn)一步提高加工效率。
【IPC分類】B06B3/02, B23Q5/00
【公開號】CN105618361
【申請?zhí)枴緾N201610114460
【發(fā)明人】王海龍, 杜雪, 陳新度, 王素娟
【申請人】廣東工業(yè)大學(xué)
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2016年3月1日