[发明专利]铣床超声波金属表面加工工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种在铣床上对金属工件表面进行超声波加工的工艺方法，属于超声波金属表面加工技术领域。

背景技术

对金属表面超声波加工能够获得低粗糙度值和高表面质量，并且具有效率高、成本低的特点。对金属表面的超声波加工是通过超声波刀具完成的，不同的超声波刀具可以加工不同形状的表面，超声波刀具可以直接安装在相应机床的主轴或刀架上，或者是安装在超声波加工装置上，在机床超声波加工装置的带动下完成对金属工件表面的超声波加工。

在铣床上的超声波加工主要是针对金属工件上的平面进行的。目前已经出现了一些在铣床上进行超声波加工的装置，如中国专利文献CN101851701A 公开的《用于铣床或镗床加工平面的超声波金属表面加工装置》，该装置包括锥柄、夹头、壳体、换能器变幅杆、刀头和旋转电路装置；夹头连接在锥柄的一端，壳体套装在夹头上，壳体与夹头之间设有作用力稳定装置和限位机构，换能器变幅杆安装在壳体的内孔中，并通过锥套固定在壳体上，刀头安装在锥套上，壳体的外侧安装有旋转电路装置；该装置实现了超声波金属表面加工装置在铣床或镗床上对零件平面进行加工，能够将加工时的作用力抵消，加工时对工件的作用力保持稳定，同时起到缓冲的作用，使加工效果最佳，具有结构简单、生产效率高的特点。

但是，上述装置只是解决了可以在铣床上对金属工件上的平面超声波加工的问题，没有给出如何加工的工艺过程以及最佳的工艺参数，操作者只是根据经验选择，并不能使超声波加工达到最佳效果，并且不能保证操作的安全性。

中国专利文献CN101941082A公开了一种《大缸径液压缸杆类外表面的超声波加工方法》，包括顺序进行的以下工艺步骤：把超声波刀具总成装在普通机床的刀架上；将刀头安装在超声波刀具总成上，调整滚珠；调整好滚珠后，验证刀头是否起振；检验好超声波刀具总成后，把千分表装在表架上，然后将千分表向超声波刀具总成后盖压下0.1mm，并调整表盘到零位上，以便于读取滚珠与机件表面静压力的大小；加工零件。 CN101224532公开了一种《电站大型镜板镜面豪克能加工工艺》，包括以下步骤：(1)采用合适的刀具制作出符合图纸要求的基本尺寸及形位公差和表面粗糙度达2.3μm～2.8μm的镜板；(2)调整切削参数：豪克能刀具加工的线速度调整为39m/min，走刀速度调整为0.3mm/r；(3)使用豪克能刀具对步骤(1)加工形成的镜板镜面实施加工。

上述超声波加工方法中提到的加工过程和工艺参数都是针对特定工件提出的，并不能适用于普通铣床上的超声波加工。

发明内容

本发明针对现有铣床超声波金属表面加工技术存在的不足，提供一种能够使超声波加工达到最佳效果、操作安全的铣床超声波金属表面加工工艺。

本发明的铣床超声波金属表面加工工艺，包括以下步骤：

（1）把超声波刀具或安装超声波刀具的超声波金属表面加工装置安装在铣床的主轴上，将超声波刀具或超声波金属表面加工装置上的非旋转部分（如滑环电路的外壳和滑环油路的外壳）固定在铣床主轴箱壳体上；

（2）连接超声波刀具与外部超声波发生器之间的电缆线；

（3）工件表面在进行超声波加工之前，表面粗糙度Ra值要求为0.8μm-10μm，超声波加工余量为0-0.06mm；

根据不同材质，具体超声波加工之前的表面粗糙度Ra值和超声波加工余量可按下表选择：

（4）将工件装夹在铣床的工作台上，启动铣床，使超声波刀具随铣床主轴一起旋转，操作铣床工作台，使超声波刀具与工件接触并对工件施加30kg-500kg的压力；

超声波刀具对工件施加的压力，根据不同材质，可按下表选择：

（5）对工件表面进行超声波加工，超声波加工时主轴转速为30转/分钟-950转/分钟，进给速度为15mm/分钟-500mm/分钟；

超声波加工时的主轴转速和进给速度，根据不同材质，可按下表选择：

按上述工艺对金属工件表面进行超声波加工后，超声波加工后达到的表面粗糙度值为Ra0.4以下，耐磨性提高50%以上，疲劳寿命提高6倍以上，避免了传统（抛光）工艺使工件形位工差发生改变的影响，效率是传统抛光工艺的5倍以上，不产生环境污染，费用低。

本发明对工件在铣床上进行超声波金属表面加工时的装夹方式、工艺参数进行了明确的制定，使铣床上进行超声波金属表面加工时具有了切实可行的操作工艺，保证了超声波金属表面加工在最佳状态下进行，保证了对工件表面超声波加工的最佳效果。