[发明专利]一种弱刚度零件高速断续超声振动切削加工方法

权利要求书

1.一种弱刚度零件高速断续超声振动切削加工方法，其特征在于：该加工方法是通过在现有车床上安装超声纵向振动切削装置（30），并由超声纵向振动切削装置（30）产生的刀尖沿椭圆轨迹振动，结合车床控制端设计的大直径深孔长轴的弱刚度零件的几何特征，利用装夹和定位工艺实现；具体加工方式为：

内孔镗削条件：线速度8～12米/分，进给量0.08～0.1毫米/转，切削深度0.05～0.1毫米；

内孔镗削过程：装夹已加工到所需余量的工件，夹紧要求距离卡盘位置10mm的跳动不大于0.002mm，右端面处的圆跳动不大于0.01mm，中心架支撑大直径深孔长轴中心偏左10mm处，夹紧中心架（20），夹紧后要求工件中心轴与镗削刀具（70）镗杆中心轴同轴度在0.02毫米内，顶紧尾顶尖（40）；开始按照预先生成的刀具轨迹指令进行镗削，直至加工到零件的规定尺寸；

高速精车削条件：线速度1000～1300米/分，进给量2～4毫米/秒，切削深度0.025～0.030毫米；

高速精车削过程：换刀程序执行，镗削刀具（70）更换为超声纵向振动切削装置（30），顶紧机床液压尾顶尖（40），准备进行外圆车削；顶紧后要求工件右端圆跳动不大于0.005mm；开始按照预先生成的刀具轨迹指令进行分步普通精车，当车削到加工余量剩余0.05mm后，程序自动中断；

外圆车削条件：线速度1000～1300米/分，进给量2～4毫米/秒，切削深度0.008～0.010毫米，振动频率20KHz，电压50伏，电流1安培，双边振幅20微米；

外圆车削过程：换刀程序执行，应用超声纵向振动切削装置（30）准备进行外圆车削；顶紧后要求工件右端圆跳动不大于0.005mm；开始按照预先生成的刀具轨迹指令进行分步普通精车，当车到加工余量剩余0.05mm后，程序自动中断；

改变支撑方式，然后进行第二刀、第三刀……外圆车削；

调转工件，进行另一侧的外圆车削，直至达到加工尺寸要求；

修磨右端中心孔条件：以中心孔磨床顶尖（50）顶紧工件左端中心孔，以中心孔磨床V型铁（60）定位靠近右端中心孔的外圆表面，在中心孔磨床上修磨右端中心孔；修磨完成后着色检验，中心孔着色面积不小于95%且沿圆周不间断；

修磨左端中心孔条件：以中心孔磨床顶尖（50）顶紧工件右端已修磨好的中心孔，以中心孔磨床V型铁（60）定位靠近左端中心孔的外圆表面，在中心孔磨床上修磨左端中心孔；修磨完成后着色检验，中心孔着色面积不小于95%且沿圆周不间断。

2.根据权利要求1所述的一种弱刚度零件高速断续超声振动切削加工方法，其特征在于：开启预先调试好的振动车削装置，在纵向上采用超声纵向振动切削装置（30）给刀具施加振幅为10μm的超声频率大振幅振动，通过调节振动驱动源的相位，使刀具的振动成为一个正弦轨迹的振动，使得此后的切削过程中刀具处于纵向振动状态。

3.根据权利要求1所述的一种弱刚度零件高速断续超声振动切削加工方法，其特征在于：该方法在一个从a点至e点的振动周期中，高速超声振动切削过程分为三个阶段：a点→ｂ点为切入阶段，ｂ点→ｃ点为切出阶段，c点→e点为空切阶段；在高速超声振动切削过程中，刀具以振动平衡线为平衡位置做超声频率的振动。

4.根据权利要求1所述的一种弱刚度零件高速断续超声振动切削加工方法，其特征在于：超声纵向振动切削装置（30）包括有刀座（1）、超声振动单元（2）、刀座前盖（3）、前绝缘垫圈（4）、后绝缘垫圈（5）、刀座后盖（6）和刀具（7）；

超声振动单元（2）包括有压紧螺钉（201）、后端盖（202）、激励源（203）、前端盖及变幅杆（204）；

超声振动单元（2）安装在刀座（1）内，且超声振动单元（2）中的前端盖及变幅杆（204）上的变幅杆伸出刀座前盖（3）；刀座前盖（3）安装在刀座（1）的前端，刀座后盖（6）安装在刀座（1）的后端；刀具（7）安装在超声振动单元（2）中的前端盖及变幅杆（204）的刀槽中；

超声振动单元（2）中的前端盖及变幅杆（204）为一体加工成型的阶梯轴结构，一端设有用于安装刀具（7）的刀槽，另一端为平板面，且平板面的中心设有螺纹孔；激励源（203）用于产生加工时的纵向方向的驱动力；压紧螺钉（201）的螺纹段端顺次穿过后端盖（202）、激励源（203）后，螺纹连接在前端盖及变幅杆（204）的另一端的螺纹孔内，从而实现将后端盖（202）、激励源（203）和前端盖及变幅杆（204）的紧固在一起。

5.根据权利要求1所述的一种弱刚度零件高速断续超声振动切削加工方法，其特征在于：是在数控车床上安装了与之相匹配的超声振动切削装置。