LENSTAR
MACHINERY
超声波振动切削(振动车削与振动钻铣)技术

 公司专业从事束能金属加工装备,高束能系列产品:复合专用机床、振动车削纳米光整设备、抗疲劳制造装置;与国内几十院所达成技术成果转化产品为主的高端技术企业,专业为航空航天、科研院所、军工造船、轨道交通等国内外大型单位缔造束能改性加工装备,并提供完善解决方案;

外圆抛光机    

 公司具备人才、科研、网络、营销等全方位高强度竞争力的优势。品创公司倡导改善工艺、降低成本、提高产能、增强产品竞争优势,以科技为动力,不断开发创新求发展,建立健全了严格的技术管理和质量保证体系协同发展。

  -----高束能纳米技术,铸造经典品质

  利用激活能和冲击能的复合能量对零件切削加工,以每秒三万次的频率将能量打入工件内部实现多能切削,并使零件的表层晶格纳米化排列达到镜面加工粗糙度Ra值可达0.80-0.10μm,完全实现以车带磨;解决渗漏问题,耐磨性、耐腐蚀性能提高50%以上代替了磨削和抛光工艺,减少二次、三次装夹机来回搬运,效率提升在2左右振动车削

一、振动切削装置介绍

 振动切削是给刀具或者工件一方向施加一定的频率和振动的振幅,以改善车学效能的切削方法,振动切削分为三种:

1、以断削为目的,这时采用低频率,最高频率为几百赫兹、最大可达到几毫米大振幅的进刀方向振刀。

2、对难加工材料硬的、催的、黏的和细长轴、微小孔、薄壁件等精度要求高的零件,采用振动加工的方式。

3、以改善加工表面粗糙、精度、提高切削效率和扩大切削加工适应范围为目的的振动切削方式,需要用高频率、振动小大约在30um范围内的振幅,经过表面在切削速度方向振动效果最佳。 

振动钻铣

二、振动切削装置

 振动切削系统主要通过电器控制系统将交流电50HZ,220v转换成正弦电振荡信号,换能器将电振荡信号转换为超声频机械振动,变幅杆将换能器的纵向振动放大后传递给超声刀具进行振动切削;振动切削装置的作用是使刀具获得一定振幅的超声频机械振动,将超声振动系统和刀具固定在刀架上实现超声切削加工。振动切削可采用一三维加工,振动方式:

1. 纵向振动

2. 弯曲振动

3. 扭转振动

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四、振动切削对特种材料的加工

随着公司对高能束技术不断的研发,就超声振动切削技术的研发和推广,振动切削技术广泛应用在航空航天、国防工业、宇航工业、机械制造等领域声学应用中,大量使用在耐热钢、钛合金、高温合金、不锈钢、恒弹性合金、冷硬铸铁和工程陶瓷等材料中,这些材料具有耐热性、耐腐蚀、高强度、优异的常温和高温力学性能,由于特出材料的强度高、导热性能差、加工硬化强度倾向严重,其加工性仅为普通材料的30%-40%,用传统的切削方法加工时切削用量小,刀具磨损严重,甚至无法进行切削,给切削加工带来了很大的困难;硬的、脆的材料如:花岗岩、陶瓷、淬硬钢的切削加工性就差了,公司对加工材料进行了大量的切削实验,效果显著;

超声铣削

五、振动切削对普通材料的加工

超声振动切削是使刀具以1-100KHz的频率、沿切削方向高速振动的一种特种切削技术。超声振动切削从微观上看是一种脉冲切削,在一个振动周期中,刀具的有效切削时间很短,一个振动周期内绝大部分时间里刀具与工件、切屑完全分离,刀具与工件切屑断续接触,切削热量大大减少,并且没有普通切削时的“让刀”现象。利用这种振动切削,在普通机床上就可以进行精密加工,工件的圆度、圆柱度、平面度、平行度、直线度等形位公差主要取决于机床主轴及导轨精度,最高可达到接近机床精度,使以车代磨、以钻代铰、以铣代磨效果。与高速硬切削相比,不需要过高的机床刚性,并且不破坏工件表面金相组织。在曲线轮廓零件的精加工中,可以借助数控机床进行仿形加工,可以节约高昂的数控磨床购置费用车削后效果可以达到镜面效果。

六、振动切削对加工精度的影响

1、切削尺寸精度。以使用一台功率为150W左右的能力发生器和40KHZ的纵向振动切削装置为例,可以超声车削加工Φ0.2-1mm的小直径零件,由于直径小,切削速度转速可以达到5000-20000转/分钟的生产效率,可以获得很高的生产效率;超声切削由于属于振动切削,可以加工Φ1mm的不锈钢零件,比普通切削所得尺寸精度高,实验结果显示,普通切削时随着时间的延长,尺寸的分散,直径逐步增大,尺寸误差范围为8um。振动切削,尺寸误差范围为3um,直径的扩大量也比较小,振动切削不但提高工件的加工精度,还获得了较高的表面粗糙度,提高了刀具的使用寿命。

圆度误差。在切削速度等于28.6米/分钟、进给量0.08mm/r、切削深度0.15mm、振动频率为21.3KHZ、振幅12um的条件下,超声切削40cr的圆度误差为1.5um,同等技术参数下普通车削的误差为8um;在切削速度等于29.4米/分钟、进给量0.08mm/r、切削深度0.15mm、振动频率为21.3KHZ、振幅12um的条件下,超声切削1Cr18Ni9Ti的圆度误差为2.2um,同等技术参数下普通车学的误差为5um;

在一定切削范围内,超声振动切削的圆度误差小于普通切削,振动切削的圆度误差随着切削速度的增大而增大,这是因为切削速度的增大时,分离时间短,切削时间增长,切削液及其空气氧化层的润滑作用减弱,刀具与切削之间的摩擦增大,切削变形随之增大,切削力随着增大,在加工中切削的误差增大;实验件对圆辊子,上下辊子直径为50mm,内径为30mm,上辊子宽度为8㎜,下辊子宽度为15mm,实验材料为45#,表面粗糙度要求达到Ra0.2um。 

齿轮减速机输入输出轴高能束外圆抛光机加工5.png

七、振动切削参数

振动切削振动切削1535354984(1).png1535354984(1).png

八、振动切削综合效应

1. 切削力小,约为普通刀具切削力的 1/3-1/10

2. 实现以车代磨,超精密镜面加工,粗糙度可达Ra0.2微米。

3. 加工精度高

4. 切削温度低,工件保持室温状态

5. 不易产生积屑瘤,工件变形小,没有毛刺

6. 被加工零件的“刚性化”,即与普通切削相比,由于切削力的减小,相当于工件刚性提高

7. 加工过程稳定,有效消除颤振

8. 切削液的冷却、润滑作用提高

9. 刀具耐用度呈几倍到几十倍提高

10. 工件表面呈压应力状态,耐磨性、耐腐蚀性提高

11. 切削后的工件表面呈彩虹效果

12. 难加工材料切削:如耐热钢、钛合金、恒弹性合金、高温合金、

13. 不锈钢、冷硬铸铁、工程陶瓷、复合材料和花岗岩等

14. 加工淬硬钢零件及超硬零件,能得到很高的加工精度和表面质量:用硬质合金刀具可以很轻松地加工硬度达 HRC60 以上的淬

15. 硬钢零件,如高速钢、轴承钢等;用 PCD 刀具加工硬质合金,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种类型的轮廓曲面及内外球面、过度圆弧、锥面等

17. 细长杆件及薄壁件切削加工

18. 超细直径零件切削加工

19. 超精密镜面加工