[发明专利]一种复频超声辅助车削装置

说明书

本发明涉及普通车床车刀加工装置，具体为一种复频超声辅助车削装置。解决了现有复频超声加工装置直接将刀具安装在超声装置上导致安装复杂、成本高且操作复杂等技术问题。一种复频超声辅助车削装置，包括一个主支撑架，主支撑架的下部安装有刀架体，主支撑架上端安装有支架，支架可以绕主支撑架旋转。支架左端竖直安装有水平位置能够调节的复频超声加工装置；所述复频超声加工装置的下端能够与车刀上表面的凹坑接触并压紧。本发明结构设计合理可靠，复频超声加工装置的加入大幅度提高了加工效率，降低了车刀的易损率，而且装置设计简单，拆装方便，结构稳定，可用于各种复杂环境。

技术领域

本发明涉及普通车床车刀加工装置，具体为一种复频超声辅助车削装置。

背景技术

随着科学技术和工业生产的不断发展，对各种精密机械零件的加工精度和表面质量的要求越来越高；特别是随着机械制造业的日益发展，对一些有着高效、高精、高难度加工需求的加工，再利用传统切削加工方法已很难满足，有时甚至无法加工。振动切削技术就以其切削力小、切削热降低、工件表面质量提高、精度提高、切屑处理容易、刀具耐用度提高、加工稳定、生产效率高等优点，可以获得普通切削无法比拟的工艺效果，特别是在难加工材料的加工和普通材料的难加工工序的加工等领域，解决了许多关键性的工艺问题，并取得了良好效果。

振动切削按振动频率分为低频振动切削和超声振动切削。其中超声振动切削较低频振动切削应用更为广泛。超声振动切削是一种通过给切削刀具或工件添加一个微米级的超声频振动，实现刀具和工件断续切削的特种加工方法。超声振动切削方法经历了从一维超声振动切削、椭圆超声振动切削到高速超声振动切削的发展。

一维超声振动切削、椭圆超声振动切削和高速超声振动切削是以刀具和工件存在周期性分离的特性为基础，直接将刀具安装在超声装置上，但这样导致安装复杂、加工成本高，操作复杂；而且以单一的高频进行振动切削加工频率，效率低，车刀易损。

发明内容

本发明为了解决现有复频超声加工装置直接将刀具安装在超声装置上导致安装复杂、成本高且操作复杂等技术问题，提供了一种普通车床上复频超声辅助加工装置。

本发明是采用如下技术方案实现的：一种复频超声辅助车削装置，包括一个主支撑架，主支撑架上水平安装有上表面开有凹坑的车刀，主支撑架上部竖直安装有水平位置和竖直位置能够调节且能绕主支撑架旋转的复频超声加工装置，复频超声加工装置与主支撑架之间安装有弹簧压紧装置；所述复频超声加工装置的下端能够与车刀上表面的凹坑接触并压紧。

进行工件加工时，将待加工件装夹在车床上，调整主支撑架使车刀移动至指定位置，然后调整主支撑架和复频超声加工装置，使复频超声加工装置调整至指定位置并且其底端与车刀上的凹坑接触并压紧；启动复频超声加工装置，复频超声加工装置的下端以一定频率沿纵向做超声振动，并将这种超声振动传递给车刀，这种装置使得超声频率与车刀的振动频率不同，实现车刀的微幅振动切削，直至加工完成再关闭超声装置，克服了现有加工装置安装和操作复杂，且车易损的问题。

复频超声加工是在超声加工的基础上，通过自由质量块引入一低频振动，高、低频振动共同完成切削的加工方式。其耦合振动过程为，一方面，变幅杆驱动与其螺纹连接的钻杆共同振动，将能量直接传递到细杆，使之产生超声频小振幅振动；另一方面，变幅杆以冲击的方式驱动自由质量块在变幅杆顶部和细杆端部之间做声波频率的往复碰撞，通过自由质量块的碰撞与冲击将能量传递到细杆，使之产生低频大振幅振动。因此超声频小振幅振动和低频大振幅振动通过细杆传递到细杆端部，共同作用于细杆与车刀的接触界面，从而实现对工件材料的复频超声辅助车削加工。

超声振动加工技术是一种多学科交叉的高新技术，由于在加工工具或工件上附加了超声振动，使得材料在切削加工时的变形行为、断裂机制和刀具的工作状态等发生了与常规切削加工完全不同的变化。由于在高频振动下刀具的切削过程是瞬间完成，且切削速度和刀具的运动方向都不断变化，实质是刀具的高速冲击和微切削的一种复合加工过程。