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EPU30振動鏡面加工刀具

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產(chǎn)品簡介

EPU30振動鏡面加工刀具

詳細(xì)介紹

鏡面加工.png

一、振動切削裝置介紹

振動切削是給刀具或者工件一方向施加一定的頻率和振動的振幅,以改善車學(xué)效能的切削方法,振動切削分為三種:

1、以斷削為目的,這時采用低頻率,高頻率為幾百赫茲、達到幾毫米大振幅的進刀方向振刀。

2、對難加工材料硬、催、黏和細(xì)長軸、微小孔、薄壁件等精度要求高的零件,采用振動加工的方式。

3、以改善加工表面粗糙、精度、提高切削效率和擴大切削加工適應(yīng)范圍為目的的振動切削方式,需要用高頻率、振動小大約在30um范圍內(nèi)的振幅,經(jīng)過表面在切削速度方向振動效果更好?!?/span>與普通切削相比,振動車削并有下列加工效果:

車削后可達到鏡面效果,減少工藝環(huán)節(jié),降低工藝成本;

不容易產(chǎn)生積削瘤,切削力大幅度減小,刀具壽命大幅度延長,減少刀具3倍以上耗材成本;

毛刺的抑制,加工精度大幅度提高,提高產(chǎn)品檔次和競爭優(yōu)勢;

加工系統(tǒng)穩(wěn)定性能顯著并提高,自激振動的抑制

形態(tài)難加工部位的加工,難加工材料超精密鏡面切削、超精密細(xì)微切削,脆、硬、黏材料的精密切削

二、振動切削裝置

超聲振動加工技術(shù)是給刀具施加一定振幅的超聲振動,超聲振動加工的切削機理最根本的是基于工件刀具的斷續(xù)接觸-分離,具有降低切削力、提高加工質(zhì)量等一系列的優(yōu)點,基于以上優(yōu)點,超聲振動加工技術(shù)廣泛地應(yīng)用于難加工結(jié)構(gòu)(弱剛度結(jié)構(gòu))、難加工材料(高切削力、高切削溫度)等的加工中,取得了良好的效果。

普通切削方式是通過傳統(tǒng)刀片的鋒利對工件硬性切削下來(也可稱之為撤撕下來),均屬于破外力切削。隨著超聲波振動切削的發(fā)展,有了改觀。但縱向振動切削、彎曲振動切削或其它振動切削的方法,對應(yīng)力的消除有微小的改觀,但說無法消除拉應(yīng)力,實現(xiàn)不了拉應(yīng)力和壓應(yīng)力的轉(zhuǎn)換。隨著國家對抗疲勞制造技術(shù)的重視,急切需求從破壞拉應(yīng)力切削轉(zhuǎn)化為預(yù)置高值壓應(yīng)力的切削方式,達到抗疲勞制造技術(shù)要求。現(xiàn)有振動切削技術(shù)中,粗糙度應(yīng)用中輕微的改善,無法滿足機械制造加工要求,對疲勞制造采取的是切削完成后續(xù)的措施,如高束能超聲強化滾壓的方式等。

振動切削各種振動方式:一維、二維、三維均對刀具裝夾角度有很高的要求;方式方法不對,不但起不到振動切削的效果,反而刀具使用壽命會大大縮短?,F(xiàn)有切削技術(shù)屬于單點連續(xù)切削,切削液很難進入刀尖切削作業(yè)部對刀片冷卻。隨著振動切削的應(yīng)用,切削液隨著切削的間斷性,對刀尖切削作業(yè)部實現(xiàn)了冷卻,但還是單點不換位切削,刀具使用壽命很短。

現(xiàn)有的振動切削裝置,換能器通過端蓋固定在殼體內(nèi),導(dǎo)致?lián)Q能器與殼體間或多或少存在空隙,使得超聲震動在空隙內(nèi)的部分損耗且生熱,再者,換能器被機械固定于殼體內(nèi)上,在工作時,其超聲振動不可避免傳遞給殼體, 使得換能器的振動在向刀片傳遞的過程中損耗比較大,連接點多間隙產(chǎn)生熱會致使壓電或電源損壞。另外,現(xiàn)有刀片一般需經(jīng)粗切削--精切削--粗磨--精磨削--拋光達到Ra0.2微米,切削深度、進給量均很小,加工工序繁瑣,加工效率底下。

 振動切削系統(tǒng)主要通過電器控制系統(tǒng)將交流電50HZ,220v轉(zhuǎn)換成正弦電振蕩信號,換能器將電振蕩信號轉(zhuǎn)換為超聲頻機械振動,變幅桿將換能器的縱向振動放大后傳遞給進行振動切削;振動切削裝置的作用是使刀具獲得一定振幅的超聲頻機械振動,將超聲振動系統(tǒng)和刀具固定在刀架上實現(xiàn)超聲切削加工。振動切削可采用一維、二維、三維振動方式:縱向振動、彎曲振動、扭轉(zhuǎn)振動等;

、振動切削對特種材料的加工

隨著公司對高能束技術(shù)不斷的研發(fā),超聲振動切削技術(shù)的研發(fā)和推廣,振動切削技術(shù)廣泛應(yīng)用在航空航天、國防工業(yè)、宇航工業(yè)、機械制造等領(lǐng)域聲學(xué)應(yīng)用中,大量使用在耐熱鋼、鈦合金、高溫合金、不銹鋼、恒彈性合金、冷硬鑄鐵和工程陶瓷等材料中,這些材料具有耐熱性、耐腐蝕、高強度、優(yōu)異的常溫和高溫力學(xué)性能,由于特出材料的強度高、導(dǎo)熱性能差、加工硬化強度傾向嚴(yán)重,其加工性僅為普通材料的30%-40%,用傳統(tǒng)的切削方法加工時切削用量小,刀具磨損嚴(yán)重,甚至無法進行切削,給切削加工帶來了很大的困難;硬的、脆的材料如:花崗巖、陶瓷、淬硬鋼的切削加工性差了,公司對加工材料進行了大量的切削實驗,;

、振動切削對普通材料的加工

超聲振動切削是使刀具以1-100KHz的頻率、沿切削方向高速振動的一種特種切削技術(shù)。超聲振動切削從微觀上看是一種脈沖切削,在一個振動周期中,刀具的有效切削時間很短,一個振動周期內(nèi)絕大部分時間里刀具與工件、切屑分離,刀具與工件切屑斷續(xù)接觸,切削熱量大大減少,并且沒有普通切削時的“讓刀"現(xiàn)象。利用這種振動切削,在普通機床上就可以進行精密加工,工件的圓度、圓柱度、平面度、平行度、直線度等形位公差主要取決于機床主軸及導(dǎo)軌精度,可達到接近機床精度,使以車代磨、以鉆代鉸、以銑代磨效果。與高速硬切削相比,不需要過高的機床剛性,并且不破壞工件表面金相組織。在曲線輪廓零件的精加工中,可以借助數(shù)控機床進行仿形加工,可以節(jié)約高昂的數(shù)控磨床購置費用,車削后效果可以達到鏡面效果。

、振動切削對加工精度的影響

切削尺寸精度。以使用一臺功率為150W左右的能力發(fā)生器和40KHZ的縱向振動切削裝置為例,可以超聲車削加工Φ0.2-1mm的小直徑零件,由于直徑小,切削速度轉(zhuǎn)速可以達到5000-20000轉(zhuǎn)/分鐘的生產(chǎn)效率,可以獲得很高的生產(chǎn)效率;超聲切削由于屬于振動切削,可以加工Φ1mm的不銹鋼零件,比普通切削所得尺寸精度高,實驗結(jié)果顯示,普通切削時隨著時間的延長,尺寸的分散,直徑逐步增大,尺寸誤差范圍為8um。振動切削,尺寸誤差范圍為3um,直徑的擴大量也比較小,振動切削不但提高工件的加工精度,還獲得了較高的表面粗糙度,提高了刀具的使用壽命。

圓度誤差。在切削速度等于28.6米/分鐘、進給量0.08mm/r、切削深度0.15mm、振動頻率為21.3KHZ、振幅12um的條件下,超聲切削40cr的圓度誤差為1.5um,同等技術(shù)參數(shù)下普通車削的誤差為8um;在切削速度等于29.4米/分鐘、進給量0.08mm/r、切削深度0.15mm、振動頻率為21.3KHZ、振幅12um的條件下,超聲切削1Cr18Ni9Ti的圓度誤差為2.2um,同等技術(shù)參數(shù)下普通車學(xué)的誤差為5um;

在一定切削范圍內(nèi),超聲振動切削的圓度誤差小于普通切削,振動切削的圓度誤差隨著切削速度的增大而增大,這是因為切削速度的增大時,分離時間短,切削時間增長,切削液及其空氣氧化層的潤滑作用減弱,刀具與切削之間的摩擦增大,切削變形隨之增大,切削力隨著增大,在加工中切削的誤差增大;實驗件對圓輥子,上下輥子直徑為50mm,內(nèi)徑為30mm,上輥子寬度為8㎜,下輥子寬度為15mm,實驗材料為45#,表面粗糙度要求達到Ra0.2um。 

、振動切削可選參數(shù)


型號
EPU30TCY
EPU30TCO
EPU30TF
零件輪廓
外圓
輪廓
端面、內(nèi)孔
加工功能
碎屑、以車代磨、精度提高
碎屑、以車代磨、精度提高
碎屑、以車代磨、精度提高
輸入電壓
220±10% 50Hz
220±10% 50Hz
220±10% 50Hz
工作頻率
300HZ-55KHZ
300HZ-55KHZ
300HZ-55KHZ
工作振幅
1μm-100μm
1μm-100μm
1μm-100μm
振動復(fù)合
一維、二維、三維等
一維、二維、三維等
一維、二維、三維等
振動模式
彎曲振動
扭曲振動
縱向振動
刀具選型
實現(xiàn)以車代磨配選高束能系列刀具


數(shù)
切削速度
≤30m/min
≤30m/min

切削深度
≤0.2 mm
≤0.2 mm

進給量
≤0.2 mm/r
≤0.2 mm/r

質(zhì)

加工精度
IT6~IT4(高束能超精密納米機床)
IT6~IT4(高束能超精密納米機床)

形位公差
大大提高加工精度
大大提高加工精度

粗糙度

可達到

Ra0.8~Ra0.2

可達到

Ra0.8~Ra0.2


應(yīng)力狀態(tài)
拉應(yīng)力轉(zhuǎn)化為壓應(yīng)力
拉應(yīng)力轉(zhuǎn)化為壓應(yīng)力

疲勞性能
提高幾十倍以上
提高幾十倍以上

工藝環(huán)節(jié)
以車代磨
以車代磨




、振動切削綜合效應(yīng)

1.切削力小,約為普通刀具切削力的
1/3-1/10

2.實現(xiàn)以車代磨,超精密鏡面加工,粗糙度可達Ra0.2微米。

3.加工精度高

4.切削溫度低,工件保持室溫狀態(tài)

5.不易產(chǎn)生積屑瘤,工件變形小,沒有毛刺

6.被加工零件的“剛性化",即與普通切削相比,由于切削力的減小,相當(dāng)于工件剛性提高

7.加工過程穩(wěn)定,有效消除顫振

8.切削液的冷卻、潤滑作用提高

9.刀具耐用度呈幾倍到幾十倍提高

10.工件表面呈壓應(yīng)力狀態(tài),耐磨性、耐腐蝕性提高

11.切削后的工件表面呈彩虹效果

12.難加工材料切削:如耐熱鋼、鈦合金、恒彈性合金、高溫合金、

13.不銹鋼、冷硬鑄鐵、工程陶瓷、復(fù)合材料和花崗巖等

14.加工淬硬鋼零件及超硬零件,能得到很高的加工精度和表面質(zhì)量:用硬質(zhì)合金刀具可以很輕松地加工硬度達
HRC60 以上的淬

15.硬鋼零件,如高速鋼、軸承鋼等;用PCD 刀具加工硬質(zhì)合金,大大提高刀具耐用度

16.成型切削:利用成型切削刀具加工各種類型的輪廓曲面及內(nèi)外球面、過度圓弧、錐面等

17.細(xì)長桿件及薄壁件切削加工

18.超細(xì)直徑零件切削加工

19.超精密鏡面加工


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