[发明专利]拼接淬硬钢模具振动辅助铣削装置及模糊控制方法

说明书

本发明涉及一种拼接淬硬钢模具振动辅助铣削装置及模糊控制方法，其组成包括：集成换能器（3）、电涡流传感器（5）、加速度传感器（6）、独立换能器（11），所述集成换能器（3）安装在刀柄（2）上，所述电涡流传感器（5）安装在球头铣刀（4）上，所述独立换能器（11）布置在床身（13）内部，所述加速度传感器（6）安装在工件（7）上，本发明主要针对拼接淬硬钢模具，发明一种振动辅助装置可使加工拼接过缝处更加稳定，减少加工中的自激振动和刀具磨损，延长刀具的使用寿命，达到提高铣削淬硬钢拼接模具的表面质量和加工效率的效果。

技术领域

本专利涉及振动切削领域以及模糊控制技术领域，本专利主要涉及一种拼接淬硬钢模具振动辅助铣削装置及模糊控制方法。

背景技术

汽车覆盖件模具是汽车车身生产的重要工艺装备，其设计和制造时间约占汽车开发周期的2/3，是制约汽车换型的主要因素。然而淬硬钢作为制造汽车覆盖件模具的主要材料，为保证淬硬钢模具寿命，普遍采用拼镶式结构。采用传统铣削加工淬硬钢拼接模具时，由于其加工区域存在大比例的非均匀性多硬度表面、存在拼接缝、铣削力不稳定、切削中产生振动、加工精度不足，导致过缝切削产生冲击力、刀具使用寿命不足、加工表面质量差、后期研磨工作量大等等，致使模具加工品质及成品率低，严重制约大型汽车覆盖件拼接模具成形精度和效率的提高。

本发明提出一种振动辅助切削装置及模糊控制方法，可使加工拼接过缝处更加稳定，减少加工中的自激振动和刀具磨损，延长刀具的使用寿命，达到提高铣削淬硬钢拼接模具的表面质量和加工效率的效果。

发明内容

拼接淬硬钢模具振动辅助铣削装置，如图1所示，是一种加工拼接淬硬钢模具的辅助铣削装置，针对加工拼接淬硬钢模具，使加工拼接过缝处更加稳定，具有减少加工中的自激振动和刀具磨损，延长刀具的使用寿命，提高铣削淬硬钢拼接模具的表面质量和加工效率的效果。该辅助铣削装置包括上下两个部分：一部分是刀具部分的振动装置，另一部分是工件部分的振动装置。

一种拼接淬硬钢模具振动辅助铣削装置，工件部分的振动装置布置在床身内部，利用振动切削原理，刀具与工件处各施加椭圆振动，刀具振动装置和工件振动装置通过控制系统耦合，合成一个可以跟刀具振动和工件振动相抵消的振动，所述铣削装置包括刀具振动装置、工件振动装置和控制系统，所述刀具振动装置包括主轴头、刀柄、集成换能器、球头铣刀、电涡流传感器、第一功率放大器和第一超声波发生器，所述电涡流传感器安装在球头铣刀上，所述球头铣刀安装在刀柄下，所述刀柄上安装集成换能器，所述集成换能器连接第一功率放大器后与第一超声波发生器相连，所述第一超声波发生器与控制系统相连，所述电涡流传感器与控制系统通讯连接，所述工件振动装置包括工件、工作台、六角导振块、独立换能器、固定架、床身、第二功率放大器和第二超声波发生器，所述工件位于球头铣刀的下方，由三块硬度不同的淬硬钢拼接而成，所述工件上安装有加速度传感器，所述工件安装在工作台上，所述固定架安装在床身内部，所述独立换能器位于固定架内，所述独立换能器与六角导振块相连，所述六角导振块与工作台相连，所述工作台与独立换能器半刚性连接，所述独立换能器连接第二功率放大器后与第二超声波发生器相连，所述第二超声波发生器与控制系统相连，所述加速度传感器与控制系统通讯连接。

刀具部分的振动装置：安装在刀柄（2）上的集成换能器（3）外接功率放大器后连接超声波发生器，球头铣刀（4）安装在刀柄（2）下部，铣削加工时，超声波发生器发出的高频电信号经集成换能器3转换成机械振动，因而球头刀铣削时受到外界振动，刀具与工件稳定分离，减少刀具磨损，延长刀具使用寿命，提高加工表面质量。

工件部分的振动装置：包括独立换能器（11）、固定架（12）以及起定位和导振作用的六角导振块（10）等，独立换能器（11）将外接超声波发生器发出的电信号转换成机械振动，经工作台（9）传递至工件（7），使工件（7）在铣削加工时有一个振动辅助，可提高加工表面质量和加工效率。