[发明专利]一种大长径比变截面细长轴超声椭圆振动车削加工方法

权利要求书

1.一种大长径比变截面细长轴超声椭圆振动车削加工方法，其特征在于：该加工方法是通过在现有车床上安装超声椭圆振动装置(30)，并由超声椭圆振动装置(30)产生的刀尖沿椭圆轨迹振动，结合车床控制端设计的大长径比变截面细长轴的几何特征，利用装夹和定位工艺实现；具体加工方式为：

轴颈及轴肩的车削条件：线速度8～12米/分，进给量0.08～0.1毫米/转，切削深度0.05～0.1毫米，振动频率20KHz，电压50伏，电流1安培，水平方向振幅2微米，竖直方向振幅2微米；

轴颈及轴肩的车削过程：装夹已加工到所需余量的工件，夹紧要求距离卡盘位置10mm的跳动不大于0.002mm，右端面处的圆跳动不大于0.003mm，中心架支撑在距离第一节轴颈左端面约10mm处，夹紧中心架，顶紧尾顶尖；顶紧后要求工件右端圆跳动不大于0.004mm；开始按照预先生成的刀具轨迹指令进行分步普通精车，当车到加工余量剩余0.2mm后，程序自动中断；开启超声椭圆振动装置使得此后的切削过程中刀具处于椭圆振动状态，继续执行预先中断的程序，此时，开始进行椭圆振动切削，直至加工到零件的规定尺寸；

改变支撑方式，然后对每一段轴颈及轴肩进行车削加工；

车削加工完成后，以中心孔磨床顶尖顶紧工件左端中心孔，以中心孔磨床V型铁定位靠近右端中心孔的外圆表面，在中心孔磨床上修磨右端中心孔；以中心孔磨床顶尖顶紧工件右端已修磨好的中心孔，以中心孔磨床V型铁定位靠近左端中心孔的外圆表面，在中心孔磨床上修磨左端中心孔；修磨完成后着色检验，中心孔着色面积不小于95％且沿圆周不间断。

2.根据权利要求1所述的一种大长径比变截面细长轴超声椭圆振动车削加工方法，其特征在于：超声椭圆振动切削装置(30)包括有刀座(1)、超声振动单元(2)、刀座前盖(3)、刀具(4)和刀座后盖(5)；超声振动单元(2)安装在刀座(1)内，且超声振动单元(2)中的前端盖(202)上的变幅杆伸出刀座前盖(3)；刀座前盖(3)安装在刀座(1)的前端，刀座后盖(5)安装在刀座(1)的后端；刀具(4)安装在超声振动单元(2)中的前端盖(202)的刀槽中；

超声振动单元(2)包括有压紧螺钉(201)、前端盖(202)、A激励源(203)、中端盖(204)、B源(205)和后端盖(206)；

前端盖(202)为一体加工成型的阶梯轴结构，前端盖(202)的一端设有用于安装刀具(4)的刀槽，前端盖(202)的另一端为平板面，且平板面的中心设有螺纹孔；

A激励源(203)用于产生加工时的弯曲振动；

B激励源(205)用于产生加工时的纵向方向的驱动力；

压紧螺钉(201)的螺纹段端顺次穿过后端盖(206)、B激励源(205)、中端盖(204)、A激励源(203)后，螺纹连接在前端盖(202)的另一端的螺纹孔内，从而实现将后端盖(206)、B激励源(205)、中端盖(204)、A激励源(203)以及前端盖(202)的紧固在一起。

3.根据权利要求2所述的一种大长径比变截面细长轴超声椭圆振动车削加工方法，其特征在于：超声振动单元(2)中的B激励源(205)形成纵向方向的驱动力，A激励源(203)形成弯曲方向的驱动力，应用互相垂直的两个高频振动之间的相位差，在刀具(4)的刀尖处合成一个椭圆振动，有效地降低加工表面粗超度。

4.根据权利要求1所述的一种大长径比变截面细长轴超声椭圆振动车削加工方法，其特征在于：是在数控车床上安装了与之相匹配的超声振动切削装置。