[发明专利]一种难加工材料细长轴类件超声振动并行多向切削加工方法

说明书

本发明公开一种难加工材料细长轴类件超声振动并行多向切削加工方法，包括切削深度不等的共享表面超声振动并行多向切削、切削深度相等的共享表面超声振动并行多向切削、以及不同主轴的非共享表面超声振动并行多向切削。本发明加工方法由超声振动系统和数控系统复合实现，加工前启动超声振动系统，施加振动于两刀具，同时由数控系统实现控制。所述数控系统的控制包括利用D代码指令进行第一和第二刀具补偿控制，协调运动和实现不同的加工方法。通过本发明的加工方法可以提高难加工材料细长轴类件加工效率，减小加工振动，提高加工质量。

技术领域

本发明涉及数控机床领域，尤其是一种针对难加工材料细长轴类件的超声振动并行多向切削加工方法。

背景技术

车床是机械制造领域的重要工具，是实现现代化制造的基础装备，也是衡量社会生产力的重要标志，而现有的常规车床一般都是单轨单刀，加工方法多是单刀正向加工。这类加工方法在车床对细长杆件加工过程中，多工步时会有空行程，造成能量消耗、加工效率低下，而且被加工物在刀具的作用下很容易产生振动导致出现加工误差。

很多难加工材料，类似于钛合金等，因其优良的机械性能而广泛应用于航空航天等领域，但其优良的机械性能也使得难加工材料的可加工性很差，而传统切削方法存在切削过程中热积蓄、刀具磨损严重和工件易变形等问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出了超声振动并行多向加工方法、该加工方法需要配套的数控机床、机床数控系统以及对应的超声振动系统。能够实现两把刀具三种不同加工方法的超声振动并行多向切削，提高对难加工材料的可加工性、加工效率和加工质量。

参考附图2，所述超声振动并行多向加工方法包括：

(1)切削深度不等的共享表面超声振动并行多向切削，(2)切削深度相等的共享表面超声振动并行多向切削，(3)不同主轴的非共享表面超声振动并行多向切削。

所述数控机床包括第一进给机构和第二进给机构。所述数控系统包括超声振动系统、伺服控制系统、辅助控制系统和反馈系统。

进一步，参考附图3和附图4，所述第一加工方法的两把刀具布置在主轴的两侧，正向和反向切削时，两把刀具在Z向位置始终保持相同，但X轴方向两把刀具的切削深度不同。正向切削时，两把刀具先按各自的切削深度沿X轴切入，再以相同的进给速度沿Z轴正向进给，到达正向切削目标位置后，两把刀具再按各自新的切削深度沿X轴切入，再以相同的进给速度沿Z轴反向进给，到达反向切削目标位置后即完成一次切削深度不等的共享表面超声振动并行多向切削。

进一步，参考附图5和附图6，所述第二加工方法的两把刀具布置在主轴的两侧，正向和反向切削时，两把刀具在Z向位置和X轴方向切削深度始终保持相同。正向切削时，两把刀具按相同的切削深度沿X轴切入，再以相同的进给速度沿Z轴正向进给，到达正向切削目标位置后，两把刀具再按新的相同的切削深度沿X轴切入，再以相同的进给速度沿Z轴反向进给，到达反向切削目标位置后即完成一次切削深度相等的共享表面超声振动并行多向切削。

进一步，参考附图7和附图8，所述第三加工方法的两把刀具布置在主轴的两侧(即为不同主轴)，正向和反向切削时，两把刀具在Z向位置不同(即加工不同的特征面)。两把刀具在X轴方向切削深度无固定关系(可以相等也可以不等)。正向切削时，所述第二刀具在前，切削工件第一层材料，第一刀具在后，切削第二层材料；所述第二刀具优先到达正向切削终点后退刀，第一刀具继续正向切削至终点后，直接X轴径向进给，然后开始反向切削，所述第一刀具反向切削一定距离后，所述第二刀具X轴径向进给并开始反向切削，所述第一刀具反向切削优先到达终点并退刀，然后所述第二刀具反向切削到达终点，即完成一次非共享表面超声振动并行多向切削。

进一步，在机床启动时，利用D代码指令，控制两把刀具的刀具补偿。