一种结合拉伸装夹的超声扭振侧铣方法技术

一种结合拉伸装夹的超声扭振侧铣方法，具体操作步骤如下：一、根据加工材料属性及精度要求选择铣刀。二、针对加工工件材料计算相应的预应力，把工件安装到可调拉伸力的夹具上，保证预应力方向和工件进给方向平行，然后调节工件待加工表面的预应力至计算值。三、启动机床及超声波发生器，使扭振频率为20kHz，刀具振幅10微米，按照所需工艺参数，调节铣削用量。四、工件随工作台进给，铣刀旋转的同时进行超声扭振，直到加工完需去除的材料。五、退刀，关闭超声波发生器和机床，冷却然后卸载工件。六、若继续加工工件，重复一~五步。本发明专利技术拉伸装夹前提下的超声扭振侧铣方法能改善加工面的残余应力进而提高工件的疲劳强度，还能明显降低切削力、切削温度、延长刀具寿命等。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种切削方法，尤其是，属于机械加工

技术介绍
随着航空航天、国防工业、现代医学以及生物工程技术的发展，越来越多的高性能材料被使用，然而这些材料往往为难加工材料，传统机械加工方法已很难满足加工要求因此需寻求新的加工方法。为了迎合提高的加工要求已出现超声振动切削等方法，超声扭振铣削是指工件正常进给而铣刀正常旋转的同时具有高频的扭转振动。这种加工方法虽能明显降低切削力和切削温度也能提高表面质量延长刀具寿命，但对于那些承受高负荷循环应力的工件该方法的改善力度远远不够。单纯拉伸装夹情况下的铣削是指预先给工件施加一适当应力且加工过程中一直保持该预应力直至加工完成。该加工方法虽能改善加工面的残余应力，但是不能克服切削力大、切削温度高、加工精度低、冷作硬化严重等问题。因此，对于像钛合金等难加工材料的壁板类工件还没有一种高效、高质、低成本铣削方法。
技术实现思路
针对上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种对于难加工材料的壁板类工件的一种高效、高质、低成本铣削方法。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是，具体操作步骤如下一、根据加工材料属性及精度要求选择铣刀。二、针对加工工件材料计算相应的预应力(通常为材料屈服应力的20°/Γ50%)，把工件安装到可调拉伸力的夹具上，保证预应力方向和工件进给方向平行，然后调节工件待加工表面的预应力至计算值。三、启动机床及超声波发生器，使扭振频率不小于20kHz，刀具振幅10微米，按照所需工艺参数，调节铣削用量。四、工件随工作台进给，铣刀旋转的同时进行超声扭振，直到加工完需去除的材料。五、退刀，关闭超声波发生器和机床，冷却然后卸载工件。六、若继续加工工件，重复一 五步。本专利技术拉伸装夹前提下的超声扭振侧铣方法能改善加工面的残余应力进而提高工件的疲劳强度，还能明显降低切削力、切削温度、延长刀具寿命等，该方法能高效、高质、低成本的加工像钛合金等难加工材料的壁板类工件。本专利技术不单单是拉伸装夹情况下铣削和超声扭振铣削方法的叠加，这里要求必须为侧铣，因为侧铣时接触部分的超声振动方向、工件进给方向、预拉伸应力方向基本平行。在满足应用条件下使用该方法能很好的把这两种铣削方式的优势互融。附图说明图I是本专利技术的工作原理图。图2是工件和刀具俯视图。图中I-工件，2-螺旋立铣刀，3-提供拉伸装夹的夹具，4-工作台，5-超声扭振刀柄，6-数控铣床主轴，7-超声波发生器具体实施例方式如图I和图2所示，本专利技术所需装置由工件I、螺旋立铣刀2、带有超声扭振刀柄5的数控铣床、超声波发生器7及能提供拉伸装夹的夹具3组成。图中6为数控铣床主轴，A为工件的持续预应力方向，B为工件的进给方向，C为铣刀旋转方向，D为铣刀的超声扭振方向。铣刀的选择根据不同的加工材料来选择，比如加工钛合金，可选YG8 ;超高强度钢，可选YT15 ;超硬材料就得是CBN或金刚石刀。螺旋立铣刀2固定在超声扭振刀柄5上和数控铣床主轴6上，超声波发生器7与超声扭振刀柄5连接。使用该方法加工钛合金TC4步骤如下①根据加工要求选择YG8螺旋立铣刀。②针对加工工件I为TC4计算相应的预应力246Mpa (通常为材料屈服应力的20% 50%，在这TC4的屈服应力820Mpa)，把工件I安装到可调拉伸力的夹具3上，使预应力方向和工件进给方向平行然后调节工件待加工表面的预应力至260Mpa。③启动机床及超声波发生器7， 根据工艺要求调节铣削用量和超声扭振参数(切削速度40m/min，轴向切深3mm，径向切宽O. 3mm，每齿进给量O. 05mm，超声扭振频率20kHz，振幅O. 01mm)。④工件I随工作台4进给，螺旋立铣刀2在超声扭振的同时进行旋转，直到完成需去除的材料。⑤退刀，关闭超声波发生器7和机床，冷却然后卸载工件I。⑥若继续加工工件，重复① ⑤步。权利要求1.，具体操作步骤如下 (1)根据加工材料属性及精度要求选择铣刀； (2)针对加工工件材料计算相应的预应力，把工件安装到可调拉伸力的夹具上，保证预应力方向和工件进给方向平行，然后调节工件待加工表面的预应力至计算值。(3)启动机床及超声波发生器，使扭振频率为20kHz，刀具振幅10微米，按照所需工艺参数，调节铣削用量。(4)工件随工作台进给，铣刀旋转的同时进行超声扭振，直到加工完需去除的材料。(5)退刀，关闭超声波发生器和机床，冷却然后卸载工件。(6)若继续加工工件，重复(I) (5)步。2.如权利要求I所述的，其特征在于步骤(2)所述的预应力为材料屈服应力的20°/Γ50%。全文摘要，具体操作步骤如下一、根据加工材料属性及精度要求选择铣刀。二、针对加工工件材料计算相应的预应力，把工件安装到可调拉伸力的夹具上，保证预应力方向和工件进给方向平行，然后调节工件待加工表面的预应力至计算值。三、启动机床及超声波发生器，使扭振频率为20kHz，刀具振幅10微米，按照所需工艺参数，调节铣削用量。四、工件随工作台进给，铣刀旋转的同时进行超声扭振，直到加工完需去除的材料。五、退刀，关闭超声波发生器和机床，冷却然后卸载工件。六、若继续加工工件，重复一~五步。本专利技术拉伸装夹前提下的超声扭振侧铣方法能改善加工面的残余应力进而提高工件的疲劳强度，还能明显降低切削力、切削温度、延长刀具寿命等。文档编号B23C3/00GK102922014SQ20121041429公开日2013年2月13日 申请日期2012年10月25日 优先权日2012年10月25日专利技术者王明海, 李世永, 高蕾, 王京刚, 李晓鹏 申请人:沈阳航空航天大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种结合拉伸装夹的超声扭振侧铣方法，具体操作步骤如下：（1）根据加工材料属性及精度要求选择铣刀；（2）针对加工工件材料计算相应的预应力，把工件安装到可调拉伸力的夹具上，保证预应力方向和工件进给方向平行，然后调节工件待加工表面的预应力至计算值。（3）启动机床及超声波发生器，使扭振频率为20kHz，刀具振幅10微米，按照所需工艺参数，调节铣削用量。（4）工件随工作台进给，铣刀旋转的同时进行超声扭振，直到加工完需去除的材料。（5）退刀，关闭超声波发生器和机床，冷却然后卸载工件。（6）若继续加工工件，重复（1）~（5）步。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王明海，李世永，高蕾，王京刚，李晓鹏，
申请(专利权)人：沈阳航空航天大学，
类型：发明
国别省市：