[实用新型]激光加热与超声振动复合辅助铣削加工装置

说明书

技术领域：

本实用新型涉及一种激光加热与超声振动复合辅助铣削加工装置。具体涉及一种机械加工领域中适用于工程陶瓷、复合材料等脆性高硬度材料的加工装置。

背景技术：

激光加热辅助切削技术是将高功率激光束聚焦在切削刃前的工件表面，在材料被切除前的短时间内，将局部加热到很高的温度使材料的切削性在高温下发生改变，然后采用刀具进行加工。通过对材料进行加热，可以提高材料的塑性，可以将材料脆性转化为延展性，使材料的屈服强度降低到断裂强度以下，降低切削力，减小刀具磨损，抑制锯齿形切屑产生，防止切削振颤，从而达到提高加工效率，降低成本，增加表面质量的目的。然而采用加热辅助切削技术加工工程陶瓷时，由于切削区域温度高、陶瓷材料在高温下性能依然很好及陶瓷材料内部存在的晶粒与刀具相互作用导致刀具磨损依然很严重，加工得到的表面粗糙度略低于磨削加工的表面粗糙度。并且当工具突然接触或者离开陶瓷工件时，会产生边缘碎裂现象，边缘碎裂由于随机性大、难以控制而成为工程陶瓷等脆性材料的加工难题，不但破坏陶瓷元件的几何精度，还极易导致陶瓷元件在使用过程中由于产生的微裂纹扩展而突然失效。在激光加热辅助铣削的过程中，由于激光加热作用，局部材料由脆性转变为塑性，刀具冲击减轻，入口与内部边缘碎裂现象不明显。但由于出口处缺少材料的支撑导致出口边缘碎裂现象依然严重。

发明内容：

本实用新型的目的是提供一种激光加热与超声振动复合辅助铣削加工装置。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种激光加热与超声振动复合辅助铣削加工装置，其组成包括：工控机，所述的工控机连接超声波发生器和YAG光纤输出激光器，所述的超声波发生器连接压电换能器，所述的压电换能器连接变幅杆；所述的YAG光纤输出激光器通过光纤连接带有聚焦头固定调整装置的激光聚焦头，所述的聚焦头固定调整装置连接超生振动主轴，所述的超生振动主轴上安装铣刀。

所述的激光加热与超声振动复合辅助铣削加工装置，所述的超生振动主轴内部，所述的压电换能器连接所述的变幅杆。

所述的激光加热与超声振动复合辅助铣削加工装置，所述的变幅杆作用于超声波振动工作台，所述的铣刀作用于所述的超声波振动工作台上摆放的工件，所述的超声波振动台摆放在数控铣床工作台上。

所述的激光加热与超声振动复合辅助铣削加工装置，所述的工控机包括主机和显示器。

本实用新型的有益效果：

1.本实用新型设设计的超声振动切削是在切削过程中给刀具或工件叠加上一种可控的振动作用而改善切削性能的切削加工方法。由于刀具的脉冲切削作用，增加了刀具与工件之间的相对切削速度，减少了切削变形区的摩擦和塑性变形，使切削力和切削温度大大减小。刀具与工件是不连续的接触，加工时切削刃具有一段散热的时间，可以保持相对的冷却，使刀具耐用度显著提高。此外，超声振动切削具有可以减少或消除机器本身的自激振动，加工脆性材料不会产生脆性裂纹等优点。超声振动切削技术适用范围广、加工效率高、加工质量好、加工成本低，然而采用超声振动技术加工高硬度工程陶瓷材料虽然可以一定程度上降低刀具磨损、提高表面质量，但依然无法摆脱传统陶瓷材料切削中切削深度小，刀具磨损大的不足。

2.本实用新型利用超声振动技术与激光加热辅助切削技术相结合，在不影响加热软化的前提下，通过超声振动切削技术进一步改善陶瓷材料的切削性能，达到降低刀具磨损、减小表面粗糙度、减轻边缘碎裂的目的。

3.利用本实用新型的装置可以有效地降低陶瓷材料加工时的切削力、降低刀具磨损、减小表面粗糙度、减轻边缘碎裂，增加刀具寿命，提高加工效率，提升加工质量。

附图说明：

附图1是本实用新型的工件振动方式结构示意图。

附图2是本实用新型的铣刀振动方式结构示意图。

附图3是本实用新型的工作台摆放工件时的俯视图。

具体实施方式：

实施例1：