[发明专利]一种微深槽超声空化辅助铣削抛光复合加工方法及装置

摘要

本发明公开一种微深槽超声空化辅助铣削抛光复合加工方法及装置,将微细铣刀安装在铣削主轴上；将待加工工件固定放置于装有含有微磨料的磨料悬浊液的水槽底部，使磨料悬浊液漫过工件，将超声换能器的超声振动子安置于微细铣刀进给方向的前部并通过多自由度平台调整其位姿，通过超声波发生器对振动子施加轴向超声振动，激发磨料悬浊液的超声空化效应同时也使得微磨料机械振动起来。通过超声空化效应产生的微射流和冲击波冲刷工件表面以及微磨料振动产生的抛光作用实现微深槽的一次性成型精密加工。

主权项

1.一种微深槽超声空化辅助铣削抛光复合加工方法，该方法采用微深槽超声空化辅助铣削抛光复合加工装置，其特征在于：所述加工装置主要包括水槽、待加工的工件、磨料悬浊液、超声换能器、支撑架、多自由度平台、铣削主轴和微细铣刀，所述微细铣刀装卡在所述铣削主轴上，所述超声换能器通过所述多自由度平台安装在所述支撑架上，所述多自由度平台包括摆角调整副、转动副和伺服平动单元，所述超声换能器由电源、超声波发生器、功率放大器和超声振动子组成，所述超声换能器的数量为两个以上，所述超声振动子的头部位于所述微细铣刀进给方向的前方，且所述超声振动子的轴线与所述微细铣刀轴线具有夹角；所述加工方法主要包括如下步骤：(1)将所述微细铣刀装卡在所述铣削主轴上；(2)将所述待加工的工件固定于装有所述磨料悬浊液的水槽底部平台上，使所述磨料悬浊液的水位超过所述工件高度；(3)通过摆角调整副和转动副调整所述超声振动子的位置和姿态，保证所述超声振动子的头部位于所述微细铣刀进给方向的前方，且所述超声振动子的轴线与所述微细铣刀轴线具有夹角，所述超声振动子通过所述多自由度平台可以调整位置和姿态，在铣削加工过程中能够实现所述超声振动子跟随所述微细铣刀同步运动，保证超声振动子与微细铣刀之间的距离，从而实现长度较长的微深沟槽加工；(4)所述超声振动子对含有微磨料的磨料悬浊液施加超声振动，激发磨料悬浊液的超声空化效应同时也使得微磨料机械振动起来，超声振动频率大于18kHz，振动方向与所述超声振动子的轴线方向一致，其中，所述微磨料的硬度大于工件材料小于刀具材料；一方面利用超声空化效应气泡溃灭产生的微射流和强烈的冲击波，冲刷工件和刀具表面，减少工件表面的微毛刺和刀具上的粘屑和缠屑，从而提高微深槽的加工表面质量和刀具使用寿命；另一方面磨料悬浊液中的磨料在超声振动下产生高幅高频的机械振动，不断冲击微沟槽的表面，起到抛光的作用，进一步提高加工质量；(5)设定所述铣削主轴的转速和进给速度，调整所述超声振动子的进给速度与所述微细铣刀的进给速度相同，加工一个微深槽；(6)重复步骤(3)～(5)加工下一个微深槽。