[发明专利]一种超声振动加工齿轮齿面形貌加工及控制方法

摘要

本发明公开了一种超声振动加工齿轮齿面形貌加工及控制方法，首先初步确定刀具的切削参数的取值范围；在切削参数取值范围内选择一些切削深度及转速；根据柔性件的参数和工件要求的表面形貌通过计算得出切削深度h和每齿进给量fz；再对切削深度h和每齿进给量fz进行判断和调整，符合要求后，便按照上述切削参数进行加工，在加工过程中，机床系统给刀具施加超声振动。本发明通过引入柔性件，能够有效避免在机床多自由度下的模态特性的干扰，通过优化切削参数，可得到满足工件要求的表面形貌，超声振动则可切除毛刺，形成光滑的表面形貌。

主权项

1.一种超声振动加工齿轮齿面形貌加工及控制方法，其特征在于，包括如下步骤：A、依据对齿轮加工过程中加工效率的要求，初步确定刀具的切削参数的取值范围，即刀具的转速、切削深度和每齿进给量的取值范围；B、依据表面粗糙度的要求，调整步骤A中的每齿进给量使其满足表面粗糙度要求；C、在步骤A中的切削参数取值范围内选择多组切削深度ai及转速ri；D、依据步骤C选取的切削参数，再根据刀具的刀齿数n，得到切削参数引起的激励频率wi，wi＝ri·n；E、依据机床的模态函数Φk(w)，从多组激励频率wi中筛选出能避开机床模态的激励频率wc，激励频率wc对应的切削参数转速为rc；F、将工件要求的表面形貌，通过表面形貌分析设备拟合成函数ΦC；G、依据激励频率wc，设定柔性件的固有频率为w1，所述柔性件固定在机床的工作台上，工件则连接在柔性件上进行加工，通过计算获得柔性件的刚度K1、阻尼系数C1和质量M1；H、依据机械振动理论，建立动力学模型，获得切削力f1(T)，再通过切削力模型得出切削深度h和每齿进给量fz；I、若切削深度h和每齿进给量fz符合步骤A和步骤C的取值范围，则按照切削深度h、每齿进给量fz和转速为rc的切削参数对工件进行加工，若切削深度h或每齿进给量fz在步骤A和步骤C的取值范围外，则在保证切削力不变的前提下，修改切削深度和每齿进给量，直到符合要求再按照符合要求的切削参数对工件进行加工；J、刀具按照步骤I中符合要求的切削参数进行加工的同时，在五轴铣削加工机床上增加一套超声振动辅助加工系统及柔性件，其中超声振动辅助加工系统与机床主轴连接，柔性件固定连接在工作台上，工件固定在柔性件的一端，采用球头铣刀加工工件的表面形貌，超声振动辅助加工系统给刀具施加超声振动，通过刀具超声振动的挤压作用切除工件表面的残留高度并改变工件表面波纹，形成光滑的表面形貌。