一種銑削加工系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種銑削加工系統(tǒng)，它包括計(jì)算機(jī)單元、機(jī)床工作臺(tái)、攝像頭、刀具、超聲波變幅桿、超聲波換能器、超聲波發(fā)生器、立柱、水負(fù)載、環(huán)形器、微波發(fā)生器、微波輸出管、防護(hù)罩和紅外測(cè)溫儀；刀具、超聲波變幅桿、超聲波換能器以及超聲波發(fā)生器順次連接并均設(shè)置于機(jī)床工作臺(tái)的上方，超聲波發(fā)生器設(shè)置于立柱的下方，防護(hù)罩固定連接于立柱的外側(cè)并包裹機(jī)床工作臺(tái)的外周；微波輸出管、水負(fù)載、環(huán)形器以及微波發(fā)生器順次連接且該微波輸出管穿過(guò)防護(hù)罩朝向機(jī)床工作臺(tái)上的工件；它采用超聲振動(dòng)和微波裝置輔助銑削能克服現(xiàn)有硬脆材料加工過(guò)程中刀具磨損快、產(chǎn)熱量大等缺陷，并且加熱速度快，工作效率高；它廣泛適用于硬脆材料的加工配套使用。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種銑削加工系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種銑削加工系統(tǒng)，特別涉及一種應(yīng)用于陶瓷等硬脆材料的銑削加工系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]硬脆材料具有比普通材料更優(yōu)良的熱穩(wěn)定性和耐磨性，隨著現(xiàn)代科技和工業(yè)的發(fā)展，一些脆硬材料如陶瓷、硅、金剛石和光學(xué)玻璃，在航天、航空、汽車(chē)、冶金和機(jī)械加工等高科技行業(yè)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用；但是由于該類(lèi)材料具有硬度高和易碎的特點(diǎn)，因此在加工過(guò)程中存在刀具磨損快、產(chǎn)熱量大的問(wèn)題，特別在銑削加工時(shí)存在刀具磨損嚴(yán)重、發(fā)熱量大、加工效率低、成本高等問(wèn)題;故對(duì)加工的刀具要求比較高，尤其對(duì)加工精度和加工質(zhì)量有較高要求的結(jié)構(gòu)件，傳統(tǒng)的機(jī)械加工方法和加工工具很難滿(mǎn)足對(duì)這些硬脆材料的加工要求。
[0003]經(jīng)檢索，在先申請(qǐng)?zhí)枮?01420765282.X—種超聲波銑削裝置的專(zhuān)利公開(kāi)了包括超聲波換能器和刀體的銑削裝置;另有申請(qǐng)?zhí)枮?01220006766.7的專(zhuān)利公開(kāi)了一種沿進(jìn)給方向施加超聲振動(dòng)輔助銑削表面微造型裝置包括設(shè)置于銑床工作臺(tái)上的夾具，夾具上夾持有換能器，換能器分別與超聲波發(fā)生器和變幅桿相連，且變幅桿前端固定有工件，工件與銑刀相配合，銑刀與銑床主軸相連。
[0004]以上技術(shù)方案均為超聲振動(dòng)與銑削的結(jié)合，超聲振動(dòng)在銑削的過(guò)程中使刀具受到的摩擦變小，產(chǎn)生的熱量大大減少，銑削力顯著下降，避免了普通切削時(shí)的“讓刀”現(xiàn)象，并且不產(chǎn)生積肩瘤;但超聲振動(dòng)銑削只是使刀具與工件的接觸時(shí)間變短，工件的硬度、剛度等性質(zhì)并未改變，在二者接觸的時(shí)間內(nèi)，刀具銑削工件的過(guò)程仍與普通銑削相同，當(dāng)加工時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)仍存在刀具磨損嚴(yán)重、發(fā)熱量大、加工效率低的問(wèn)題。
[0005]二十世紀(jì)五十年代以后，為了改善陶瓷材料的加工工藝，國(guó)內(nèi)外陸續(xù)有學(xué)者對(duì)陶瓷的加熱輔助切削提出了自己的設(shè)想，并進(jìn)行了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)；陶瓷的加熱輔助切削是指通過(guò)對(duì)工件進(jìn)行輔助加熱，使陶瓷材料原子的活動(dòng)能力增加，使其更容易產(chǎn)生滑移，塑性提高，在塑性狀態(tài)下對(duì)材料進(jìn)行切削；現(xiàn)有的輔助加熱方式主要包括電流加熱、氧乙炔焰加熱、等離子弧加熱和激光加熱等。
[0006]由于等離子弧、激光、氧乙炔焰加熱時(shí)熱量的傳遞均是由表及里，熱量要通過(guò)陶瓷的導(dǎo)熱才能達(dá)到陶瓷內(nèi)部，但大部分陶瓷的導(dǎo)熱系數(shù)很低，從而在材料的被加工區(qū)會(huì)形成很大的溫度梯度，易產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力，導(dǎo)致亞表層損傷，強(qiáng)度降低，在加工過(guò)程中產(chǎn)生的切削會(huì)妨礙陶瓷表面熱的吸收;而且等離子弧、激光、氧乙炔焰加熱設(shè)備昂貴，技術(shù)復(fù)雜;這也是近年來(lái)陶瓷等離子弧、激光、氧乙炔焰加熱塑性切削技術(shù)僅處于實(shí)驗(yàn)室的研究而很難推廣實(shí)用的原因；因此尋求低成本、均勻加熱的熱源就成為陶瓷加熱塑性切削技術(shù)實(shí)用化的關(guān)鍵。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對(duì)上述情況，本實(shí)用新型的目的在于提供一種銑削加工系統(tǒng)，它采用超聲振動(dòng)和微波裝置輔助銑削能克服現(xiàn)有硬脆材料加工過(guò)程中刀具磨損快、產(chǎn)熱量大等缺陷，并且結(jié)構(gòu)科學(xué)合理，加熱速度快，工作效率高，加工成本低，市場(chǎng)前景廣闊，便于推廣使用。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)，一種銑削加工系統(tǒng)，它包括計(jì)算機(jī)單元、機(jī)床工作臺(tái)、攝像頭、刀具、超聲波變幅桿、超聲波換能器、超聲波發(fā)生器、立柱、水負(fù)載、環(huán)形器、微波發(fā)生器、微波輸出管、防護(hù)罩和紅外測(cè)溫儀;所述刀具、超聲波變幅桿、超聲波換能器以及超聲波發(fā)生器順次連接并均設(shè)置于機(jī)床工作臺(tái)的上方，所述超聲波發(fā)生器設(shè)置于立柱的下方，所述防護(hù)罩固定連接于立柱的外側(cè)并包裹機(jī)床工作臺(tái)的外周;所述微波輸出管、水負(fù)載、環(huán)形器以及微波發(fā)生器順次連接且該微波輸出管穿過(guò)防護(hù)罩朝向機(jī)床工作臺(tái)上的工件，所述紅外測(cè)溫儀連接在微波輸出管上且靠近工件一端。
[0009]為實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)、效果優(yōu)化，其進(jìn)一步的措施:所述防護(hù)罩的一側(cè)安裝有與計(jì)算機(jī)單元連接的攝像頭。
[0010]所述防護(hù)罩的厚度為5mm?10mm。
[0011]所述微波發(fā)生器為發(fā)射微波的晶體管或電子管。
[0012]所述微波輸出管為中空的金屬管。
[0013]所述計(jì)算機(jī)單元設(shè)置于機(jī)床工作臺(tái)的一側(cè)并分別與立柱、紅外測(cè)溫儀、微波發(fā)生器以及機(jī)床工作臺(tái)連接。
[0014]本實(shí)用新型提供一種銑削加工系統(tǒng)，它包括計(jì)算機(jī)單元、機(jī)床工作臺(tái)、攝像頭、刀具、超聲波變幅桿、超聲波換能器、超聲波發(fā)生器、立柱、水負(fù)載、環(huán)形器、微波發(fā)生器、微波輸出管、防護(hù)罩和紅外測(cè)溫儀;所述刀具、超聲波變幅桿、超聲波換能器以及超聲波發(fā)生器順次連接并均設(shè)置于機(jī)床工作臺(tái)的上方，所述超聲波發(fā)生器設(shè)置于立柱的下方，所述防護(hù)罩固定連接于立柱的外側(cè)并包裹機(jī)床工作臺(tái)的外周;所述微波輸出管、水負(fù)載、環(huán)形器以及微波發(fā)生器順次連接且該微波輸出管穿過(guò)防護(hù)罩朝向機(jī)床工作臺(tái)上的工件，所述紅外測(cè)溫儀連接在微波輸出管上且靠近工件一端;它采用超聲振動(dòng)和微波裝置輔助銑削能克服現(xiàn)有硬脆材料加工過(guò)程中刀具磨損快、產(chǎn)熱量大等缺陷，并且結(jié)構(gòu)科學(xué)合理，加熱速度快，工作效率高，加工成本低，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，市場(chǎng)前景廣闊，便于推廣使用。
[0015]本實(shí)用新型相比現(xiàn)有技術(shù)所產(chǎn)生的有益效果:
[0016]1、本實(shí)用新型采用超聲振動(dòng)與微波加熱二者協(xié)同輔助銑削的方式，在銑削的過(guò)程中，通過(guò)微波由內(nèi)而外、均勻地對(duì)工件進(jìn)行加熱，使其發(fā)生塑性變化，使刀具不易損壞，同時(shí)還可延長(zhǎng)刀具使用壽命、提高工件的加工質(zhì)量；
[0017]Π、本實(shí)用新型采用超聲振動(dòng)和微波加熱協(xié)同作業(yè)，相對(duì)單獨(dú)的超聲振動(dòng)，大大縮短了加工時(shí)間，提高了工作效率，且微波加熱速度快，可進(jìn)一步提高工作效率；
[0018]m、本實(shí)用新型采用超聲振動(dòng)和微波加熱協(xié)同作業(yè)，加工時(shí)刀具與工件的接觸時(shí)間短，工件在微波和波導(dǎo)的作用下被迅速、均勻地軟化，降低了工件的硬度，減小了加工難度，大大降低了產(chǎn)熱量；
[0019]IV、本實(shí)用新型利用微波對(duì)工件加熱，相比等離子弧、激光、氧乙炔焰加熱等加工方式技術(shù)較簡(jiǎn)單、設(shè)備費(fèi)用低，同時(shí)采用超聲振動(dòng)和微波加熱協(xié)同輔助銑削，從整體上降低了生產(chǎn)成本；
[0020]V、本實(shí)用新型采用防護(hù)罩上設(shè)置攝像頭并與計(jì)算機(jī)單元連接，有利于對(duì)銑削加工全過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，保障安全生產(chǎn)；
[0021]V1、本實(shí)用新型采用對(duì)微波輸出管加裝紅外測(cè)溫儀，有利于實(shí)時(shí)掌握微波加熱的溫度，為后續(xù)改進(jìn)提供科學(xué)依據(jù)。
[0022]本實(shí)用新型廣泛適用于陶瓷、硅、金剛石和光學(xué)玻璃等硬脆材料加工配套使用。
[0023]下面將參照?qǐng)D，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1為本實(shí)用新型整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖中:1-計(jì)算機(jī)單元，2-機(jī)床工作臺(tái)，3-工件，4-攝像頭，5-刀具，6_超聲波變幅桿，7-超聲波換能器，8-超聲波發(fā)生器，9-立柱，10-水負(fù)載，11-環(huán)形器，12-微波發(fā)生器，13-微波輸出管，14-防護(hù)罩，15-紅外測(cè)溫儀。
【具體實(shí)施方式】
[0026]參考附圖，本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種銑削加工系統(tǒng)，它包括計(jì)算機(jī)單元1、機(jī)床工作臺(tái)2、攝像頭4、刀具5、超聲波變幅桿6、超聲波換能器7、超聲波發(fā)生器8、立柱9、水負(fù)載10、環(huán)形器11、微波發(fā)生器12、微波輸出管13、防護(hù)罩14和紅外測(cè)溫儀15;所述刀具5、超聲波變幅桿6、超聲波換能器7以及超聲波發(fā)生器8順次連接并均設(shè)置于機(jī)床工作臺(tái)2的上方，所述超聲波發(fā)生器8設(shè)置于立柱9的下方，所述防護(hù)罩14固定連接于立柱9的外側(cè)并包裹機(jī)床工作臺(tái)2的外周;所述微波輸出管13、水負(fù)載10、環(huán)形器11以及微波發(fā)生器12順次連接且該微波輸出管13穿過(guò)防護(hù)罩14朝向機(jī)床工作臺(tái)2上的工件3，所述紅外測(cè)溫儀15連接在微波輸出管13上且靠近工件3—端。
[0027]如圖1所示，本實(shí)用新型的防護(hù)罩14的一側(cè)安裝有與計(jì)算機(jī)單元I連接的攝像頭4，用于對(duì)加工過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，該防護(hù)罩14的厚度為5mm?10_，所述防護(hù)罩優(yōu)選采用透明材料制作如有機(jī)玻璃等;所述微波發(fā)生器12為發(fā)射微波的晶體管或電子管;所述微波輸出管13為中空的金屬管;所述計(jì)算機(jī)單元I設(shè)置于機(jī)床工作臺(tái)2的一側(cè)并分別與立柱9、紅外測(cè)溫儀15、微波發(fā)生器12以及機(jī)床工作臺(tái)2連接。
[0028]本實(shí)用新型還提供一種銑削加工方法，包括如下步驟:
[0029]①安裝工件3和銑刀；
[0030]②啟動(dòng)計(jì)算機(jī)單元I并設(shè)置超聲振動(dòng)頻率和微波脈沖頻率，相關(guān)參數(shù)根據(jù)工藝需求進(jìn)行設(shè)置；
[0031]③驅(qū)動(dòng)機(jī)床工作臺(tái)2按設(shè)定的運(yùn)行軌跡移動(dòng)；
[0032]④將微波輸出管13對(duì)準(zhǔn)工件3需加工區(qū)域的表面進(jìn)行加熱；
[0033]⑤由計(jì)算機(jī)單元I控制的超聲波發(fā)生器8發(fā)出振動(dòng)超聲波，并經(jīng)超聲波換能器7和超聲波變幅桿6而帶動(dòng)所述銑刀振動(dòng)，從而去除已加熱部分的材料；
[0034]⑥重復(fù)步驟③-⑤，直至整個(gè)工序完成；
[0035]⑦關(guān)閉微波發(fā)生器8，退出銑刀，收縮防護(hù)罩14，準(zhǔn)備下一次加工。
[0036]結(jié)合附圖，本實(shí)用新型的機(jī)理如下:
[0037]超聲振動(dòng)加工具有很強(qiáng)的工藝優(yōu)勢(shì):切削力小、切削熱低、工件表面質(zhì)量高、尺寸精度高、切肩易處理、刀具耐用度高、加工穩(wěn)定、生產(chǎn)效率高，并能很好地解決難于加工的金屬材料或非金屬材料，以及表面質(zhì)量要求高的零件的加工問(wèn)題。
[0038]超聲振動(dòng)加工具有能量集中和瞬間斷續(xù)切削的特性，能有效地改變傳統(tǒng)加工的切削機(jī)制，并且超聲振動(dòng)切削具有可大幅度降低切削力、減少切削熱、微分化切削過(guò)程、精整加工表面、加工表面無(wú)變質(zhì)層及可消除硬脆材料加工表面微裂紋等特點(diǎn)，對(duì)實(shí)現(xiàn)難切削材料的精密和超精密加工都具有良好的實(shí)用價(jià)值，并對(duì)提高硬脆材料零部件的可靠性具有重要的作用。
[0039]微波的電磁能量能穿透介質(zhì)材料并傳送到物質(zhì)的內(nèi)部，并與物體的原子、分子互相碰撞、摩擦，從而使物體發(fā)熱，微波加熱具有內(nèi)外同熱、熱應(yīng)力小、效率高、加熱速度快、成本低、具有選擇性等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用到實(shí)踐中。
[0040]以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本實(shí)用新型可以有各種更改和變化;凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種銑削加工系統(tǒng)，其特征是在于包括計(jì)算機(jī)單元、機(jī)床工作臺(tái)、攝像頭、刀具、超聲波變幅桿、超聲波換能器、超聲波發(fā)生器、立柱、水負(fù)載、環(huán)形器、微波發(fā)生器、微波輸出管、防護(hù)罩和紅外測(cè)溫儀;所述刀具、超聲波變幅桿、超聲波換能器以及超聲波發(fā)生器順次連接并均設(shè)置于機(jī)床工作臺(tái)的上方，所述超聲波發(fā)生器設(shè)置于立柱的下方，所述防護(hù)罩固定連接于立柱的外側(cè)并包裹機(jī)床工作臺(tái)的外周;所述微波輸出管、水負(fù)載、環(huán)形器以及微波發(fā)生器順次連接且該微波輸出管穿過(guò)防護(hù)罩朝向機(jī)床工作臺(tái)上的工件，所述紅外測(cè)溫儀連接在微波輸出管上且靠近工件一端。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種銑削加工系統(tǒng)，其特征在于所述防護(hù)罩的一側(cè)安裝有與計(jì)算機(jī)單元連接的攝像頭。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種銑削加工系統(tǒng)，其特征在于所述防護(hù)罩的厚度為5mm?1mm04.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種銑削加工系統(tǒng)，其特征在于所述微波發(fā)生器為發(fā)射微波的晶體管或電子管。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種銑削加工系統(tǒng)，其特征在于所述微波輸出管為中空的金屬管。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種銑削加工系統(tǒng)，其特征在于所述計(jì)算機(jī)單元設(shè)置于機(jī)床工作臺(tái)的一側(cè)并分別與立柱、紅外測(cè)溫儀、微波發(fā)生器以及機(jī)床工作臺(tái)連接。
【文檔編號(hào)】B28D1/18GK205466783SQ201620259339
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年3月31日
【發(fā)明人】唐思文, 劉德順, 李鵬南, 蔣玲莉, 許靖?jìng)?
【申請(qǐng)人】湖南科技大學(xué)