[发明专利]利用液体介质抑制加工振动的工件加工装置及加工方法

说明书

本发明公开了一种利用液体介质抑制加工振动的工件加工装置及加工方法，所述加工装置，包括刀具、工件夹具，其特征在于，还设有液体容器、液体介质以及外接的液体介质存储箱；所述工件夹具安装在液体容器的底板上，加工时通过夹持将工件的薄壁部分以竖直状态固定在所述液体容器中；所述液体容器上安装有喷射机头，并设有回流口，加工时所述喷射机头与铣削加工刀具分别位于工件薄壁部分的两侧，喷射机头的喷口朝向工件薄壁部分加工面的背面，喷射机头的进液口与液体介质存储箱的出液口连接，液体介质存储箱的进液口与所述回流口连接，形成循环回路，且连接喷射机头与液体介质存储箱出液口的管路上设有增压泵。在液体介质阻尼特性和液体冲击压力共同作用下，实施本发明的铣削加工过程其加工振动现象会有明显的抑制，本发明加工装置和加工方法能够有效的提高产品加工质量和加工精度，且易于实施，适合推广使用。

技术领域

本发明涉及薄壁零件铣削加工的技术领域，具体为一种利用液体介质抑制加工振动的工件加工装置及加工方法。

背景技术

薄壁零件在铣削加工过程中极易产生加工振动现象，并导致工件表面产生振纹，会降低工件的表面质量，制约加工效率。选用合理的加工振动抑制方法能够提高工件的加工效率和表面质量，是机械加工领域亟待解决的问题之一。

国内外许多学者对薄壁零件的加工振动抑制方法进行了研究。其中，效果最为明显并且应用率较高的是通过降低切削用量抑制加工振动和添加主动阻尼器抑制加工振动。但降低切削用量的方法会极大程度的降低切削效率，添加主动阻尼器的方法对不同工件的添加位置难以选择，所以实施难度都很大，不能很好的解决薄壁零件的加工振动抑制问题。分析加工动力学方程可知，增大系统的刚度和阻尼都能够一定程度上抑制加工振动，其中，为质量，为阻尼，为刚度，为切削加工中的切削力，，，分别代表加速度，速度和位移。

发明内容

为了解决背景技术中提及的问题，本发明提出了一种将薄壁工件放置于装有液体介质的容器内，通过液体介质的黏性阻尼提高工件的等效阻尼，抑制加工振动，同时，在薄壁工件一侧施加液体喷射压力，通过喷射压力提高工件的等效刚度并抵消一部分切削力。在液体介质等效阻尼和喷射压力提高等效刚度的共同作用下，使加工过程中工件的响应位移降低，而达到抑制加工振动的目的。

为实现上述目的，本发明设计了以下技术方案：

一种利用液体介质抑制加工振动的加工装置，用于工件薄壁部分的铣削加工，包括刀具、工件夹具，其特征在于，还设有液体容器、液体介质以及外接的液体介质存储箱；

所述工件夹具安装在液体容器的底板上，加工时通过夹持将工件的薄壁部分以竖直状态固定在所述液体容器中；

所述液体容器上安装有喷射机头，并设有回流口，加工时所述喷射机头与铣削加工刀具分别位于工件薄壁部分的两侧，喷射机头的喷口朝向工件薄壁部分加工面的背面，喷射机头的进液口与液体介质存储箱的出液口连接，液体介质存储箱的进液口与所述回流口连接，形成循环回路，且连接喷射机头与液体介质存储箱出液口的管路上设有增压泵。

在上述方案的基础上，进一步改进或优选的方案还包括：

进一步的，所述增压泵驱动电路的控制信号输入端、刀具驱动电路的控制信号输入端分别与控制单元连接，控制单元控制增压泵向工件薄壁部分的背面施加恒定的冲击力，或耦合于刀具切削力的反向冲击力。

进一步的，所述工件薄壁部分的各个面与所述液体容器侧壁的最小距离不小于200mm。

进一步的，所述述液体介质为黏性液体介质，如乳化型切削液，或添加有阻燃剂的油液等。

一种基于上述加工装置的利用液体介质抑制加工振动的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.将工件固定在液体容器内的夹具上，使其薄壁部分竖立在液体容器中，且加工面的背面朝向所述喷射机头的喷口；