聚光加热切削工艺及其聚光装置制造方法及图纸

一种聚光加热切削工艺专用聚光加热装置，是由聚光器和可调支架组成。而聚光器是由光源、聚光罩和可调灯座组成。光源为辐射光。聚光罩内表面采用椭圆回转体曲面构成，或者采用抛物面曲面和一组凸透镜构成。使辐射光得到会聚，瞬间局部加热工件表面，以实现加热切削。一种聚光加热切削工艺，是将聚光加热装置安装在机床上，切削时启动光源，通过调整可调灯座和可调支架，使光源的辐射光聚焦在工件的待加工表面上，并使聚焦的光斑处于一个适当位置（略引前刀尖）。然后启动机床，光斑与刀具同步运动，进行加热切削。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及加热切削工艺方法及其加热装置，特别是涉及聚光加热切削工艺方法及其聚光加热装置。已知的加热切削工艺方法的加热方式有电接触电阻方式(陈定-《电接触电阻加热切削》-《安徽工学院学报》No3 1986)。这种加热方式的加热速度较慢，且不适用于切削具有断续表面，不导电材料，铸件或者毛坯件;等离子加热方式(刘中青《等离子弧加热切削技术》-《吉林工学院学报》No1 1986)。这种加热方式的加热功耗大，通常达数十千瓦，且不适用于切削非回转体类零件;激光加热方式(刘东华 丁黎光《激光辅助金属切削技术》-《广西工学院学报》No4 1988)。这种加热方式的价格昂贵，转换效率不高，功耗大，且作用空间大。已知的聚光加热方式，近年来在国外已被应用于医药、卫生、工程材料和科学研究等领域。例如金属熔样炉、高温灭菌装置、调整热处理机和快速热化学反应装置等，都采用了聚光加热方式。但是，采用聚光加热方式进行加热切削现未见有文献记载与报道。本专利技术的目的是专利技术一种结构简单、成本低廉、操作方便的聚光加热切削工艺及其聚光加热装置。本专利技术的聚光加热切削工艺方法采用的聚光加热装置，是由聚光器(4)及可调支架(5)组成(如附图说明图1)。其中聚光器装在可调支架上。可调支架固定在机床大溜板(7)上。使聚光器与刀具保持同步运动。聚光器(4)是由光源(1)、聚光罩(2)和可调灯座(3)组成。光源为辐射光源。聚光罩的内表面可采用椭圆回转曲面构成，也可采用抛物面及一组凸透镜构成(见图2)。光源(1)安装在聚光罩(2)的焦点处，通过聚光罩把辐射光会聚于一点，形成微小光斑，以使工件表面瞬间局部加热。可调支架(5)上下可以进行调整，以适应切削不同直径工件。可调灯座(3)可在支架(2)上沿自身光轴方向前后调整、沿水平方向调整和在垂直面内转动，以使光斑位置满足加热切削的需要。本专利技术的聚光加热切削工艺方法，是采用上述聚光加热装置来实现的。切削时，首先启动聚光器(4)的光源(1)，调整可调灯座(3)，使会聚的光斑的强度达到最强，并使两个聚光器的光斑交于一处。然后调整可调支架(5)，使会聚的光斑正好落在被切削工件的待加工表面上。再联合调整可调灯座及可调支架，使光斑的位置在轴线方向略引前刀尖，在圆周方向与刀尖保持一小段距离。由于光斑处的能量高度集中，瞬间可使工件表面微区温度达数百度，造成工件表面局部硬度下降，为切削创造了条件。启动机床，光斑与刀具同步运动，边加热，边切削。还可以利用聚光加热装置，先将工件预热，待工件表面达到一定温度后，再启动机床，进行加热切削。为使切屑不伤害聚光器，可在刀具的前部装上适当的防屑板。为了提高加热温度和升温速度，可采用多个聚光器(4)，但注意它们相互不得干涉，不得妨碍刀架的调整，并与被切工件保持足够空间距离。还可以在被加工的工件表面涂一层吸收剂，以提高吸热率。另外也可以尽量增大聚光罩的包角(如图3、4)，以减少热能损失，提高光斑区的温度。本专利技术的优点在于聚光加热切削工艺方法为改善切削加工材料的可加工性提供了一种无环境污染、功耗小、结构简单、造价低廉、操作方便的新型特种加工方法。聚光加热切削的切削力比常规切削的切削力平均降低20%，刀具耐用度提高5倍以上。聚光加热切削振动小，表面加工质量较高。实施例把前述聚光加热装置安装在CA6140车床的大溜板上。光源为两个800瓦高效金属卤素灯(FLQ-800G)。聚光罩内表面为椭圆回转体曲面。该曲面的轴剖面参数与方程为(x2/1002)+(y2/452)＝1z＝0在简易数控机床上采用直线插补方法进行加工。直线插补的计算精度δ≤0.001mm。曲面加工后，要进行粗磨、精磨之后在机床上用抛光剂和绒布抛光。表面粗糙度Ra≤0.08μm。最后是镀膜，采用真空镀铝膜，再镀钛保护膜。被切削工件的材料为W18Cr4V，尺寸为φ15×300mm，淬火后整体硬度为HRC＞65。切削用刀具为机械类固式外圆车刀，材料为YT15，几何参数为γ0＝00，α0＝40，kr＝450，λs＝-20，kr＝80，α0＝40。切削用量v＝30～90m/min，ap＝0.1～0.5mm，f＝0.08～0.3mm/r。结果表明在上述条件下，切削力平均约降低20%，刀具的磨损明显减慢，工件表面粗糙度降低约1级。权利要求1.一种聚光加热切削工艺方法专用的聚光加热装置，其特征是由聚光器(4)和可调支架(5)组成。而聚光器是由光源(1)、聚光罩(2)和可调灯座(3)组成(见图1)。光源为辐射光源。聚光罩内表面采用椭圆回转体曲面构成，或者采用抛物面曲面(11)(图2)和一组凸透镜(12)构成。光源安装在聚光罩的焦点处，通过聚光器把辐射光会聚成温度很高的微区光斑(6)，以实现局部加热工件表面，进行加热切削。2.一种聚光加热切削工艺方法，其特征是聚光加热装置装夹在机床大溜板上，切削时，启动光源，调整可调灯座(3)及可调支架(5)，使光源的辐射光聚焦在被切削工件的待加工表面上，形成微区光斑(6)，并使光斑位置在轴向略引前刀尖，在圆周方向与刀尖有一小段距离。启动机床，刀具与光斑同步运动，实现聚光加热切削。全文摘要一种聚光加热切削工艺专用聚光加热装置，是由聚光器和可调支架组成。而聚光器是由光源、聚光罩和可调灯座组成。光源为辐射光。聚光罩内表面采用椭圆回转体曲面构成，或者采用抛物面曲面和一组凸透镜构成。使辐射光得到会聚，瞬间局部加热工件表面，以实现加热切削。一种聚光加热切削工艺，是将聚光加热装置安装在机床上，切削时启动光源，通过调整可调灯座和可调支架，使光源的辐射光聚焦在工件的待加工表面上，并使聚焦的光斑处于一个适当位置(略引前刀尖)。然后启动机床，光斑与刀具同步运动，进行加热切削。文档编号B23P25/00GK1077405SQ92106128公开日1993年10月20日 申请日期1992年4月13日 优先权日1992年4月13日专利技术者石赓儒, 刘祥, 高霁 申请人:石赓儒, 刘祥, 高霁本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚光加热切削工艺方法专用的聚光加热装置，其特征是由聚光器（４）和可调支架（５）组成。而聚光器是由光源（１）、聚光罩（２）和可调灯座（３）组成（见图１）。光源为辐射光源。聚光罩内表面采用椭圆回转体曲面构成，或者采用抛物面曲面（１１）（图２）和一组凸透镜（１２）构成。光源安装在聚光罩的焦点处，通过聚光器把辐射光会聚成温度很高的微区光斑（６），以实现局部加热工件表面，进行加热切削。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：石赓儒，刘祥，高霁，
申请(专利权)人：石赓儒，刘祥，高霁，
类型：发明
国别省市：21[中国|辽宁]