[实用新型]一种脉冲电流与超声复合辅助切削加工装置

说明书

本实用新型公开了一种脉冲电流与超声复合辅助切削加工装置，它由超声振动切削装置和脉冲电源装置组成。其超声振动切削装置由夹心式压电换能器、超声波发生器、超声波变幅杆、支承架、车刀组成；脉冲电源装置由示波器和脉冲电源组成，所述脉冲电源装置在喷丸时连接在工件上给所述工件施加脉冲电流。本实用新型还公开了脉冲电流与超声复合辅助切削加工方法，它是利用脉冲电流对金属材料产生电致塑性效应，提高工件的塑性，降低工件表面的强度；利用径向超声振动产生断续切削，刀具与工件之间实现非连续接触，从而达到降低切削力和切削温度，改善刀具磨损，提高工件表面完整性的目的。

技术领域

本实用新型属于金属表面加工技术领域，涉及复杂零件的表面加工技术，具体包括一种脉冲电流与超声复合辅助切削加工装置。

背景技术

随着航空航天、军工等领域对材料性能的要求越来越高，各种具有优越性能的新材料越来越多。然而，由于材料性能的提高导致其具有极其恶劣的切削加工性能。为了能够提高刀具寿命、改善工件的表面质量，液氮冷却、激光加热、超声振动、脉冲电流等各种辅助切削方法不断出现。其中超声振动切削将连续切削转变为断续切削，能够有效降低切削力和切削温度，提高刀具寿命；脉冲电流辅助切削有效利用金属材料的电致塑性效应，提高工件塑性，降低工件表面硬度，降低刀具磨损率。然而，单一的工艺方法对钛合金、镍基合金等难加工材料切削加工性能的改善程度有限。

实用新型内容

为了进一步地提高工件材料的切削加工性能，本实用新型专利提供了一种脉冲电流与超声复合辅助切削加工装置和方法，脉冲电源产生脉冲电流，利用脉冲电流的电致塑性效应；径向超声振动切削装置使刀具产生超声振动，在任意一个振动切削的完整周期之中，因为超声振动的作用，在加工过程中实际上刀具切削的有效时间非常短，让刀具和工件切屑在部分时间上实现分离，刀具与工件切屑并非连续接触，切削热量因此会大大减少。两者工艺方法的复合，能够进一步地降低切削力和切削温度，提高工件表面完整性，改善工件的切削加工性能。

本实用新型公开了一种脉冲电流与超声复合辅助切削加工装置，所采用的技术方案是：

由超声振动切削装置和脉冲电源装置组成；其中超声振动切削装置由夹心式压电换能器、超声波发生器、超声波变幅杆、切削刀具组成；所述超声波发生器与所述夹心式压电换能器连接，为所述夹心式压电换能器提供超声频电信号；所述夹心式压电换能器与所述超声波变幅杆连接，所述夹心式压电换能器与所述切削刀具连接；所述夹心式压电换能器将所接受的超声频电信号转换为超声机械振动，经所述超声波变幅杆放大后，输出具有一定幅值的超声机械振动传递到切削刀具上，实现了切削刀具在切削的过程中与工件的高速振动；所述脉冲电源装置与所述工件连接，给所述工件提供脉冲电流。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述切削刀具与所述超声波变幅杆为嵌入式连接，通过螺栓辅助加固。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述夹心式压电换能器与超声波变幅杆通过六角圆柱头螺钉固定在一支撑架上。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述脉冲电源装置由示波器和脉冲电源组成；所述脉冲电源与所述工件连接，为工件提供脉冲电流，所述示波器监控工件中的电流和电压。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述脉冲电源的正极通过电刷与工件连接，所述脉冲电源的负极通过弹力导电支架与所述工件连接，形成闭合回路。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述工件的一端夹持在车床的卡盘上，所述卡盘带动工件旋转。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述工件的另一端被一车床的顶针顶住。

在本实用新型的一个优选实施例中，为了安全考虑，其中所述切削刀具与所述超声波变幅杆之间、所述卡盘与所述工件之间、所述顶针与车床之间、所述弹力导电支架与车床之间垫入绝缘件。

与现有技术相比，本实用新型的明显优势在于：