硬脆材料加工的激光超声双重辅助铣削装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种用于硬脆材料加工的激光超声双重辅助铣削装置，其特征在于包括机床主轴、超声刀柄、调节夹具以及激光辅助加工系统；机床主轴上装夹超声刀柄，再装夹调节夹具搭建激光辅助加工系统，通过激光辅助加工系统获得激光热源，利用激光热源对工件的待加工区域进行加热软化；在机床工作台上用固定夹具安装超声振动工作台，再通过超声振动工作台产生椭圆振动和超声刀柄的轴向振动复合形成的三维超声振动系统对硬脆材料进行铣削加工；工件固定在超声振动工作台上。应用本技术方案可实现对硬脆材料的高效精密的加工。可实现对硬脆材料的高效精密的加工。可实现对硬脆材料的高效精密的加工。

【技术实现步骤摘要】
硬脆材料加工的激光超声双重辅助铣削装置


[0001]本技术涉及硬脆材料加工
，具体是指一种硬脆材料加工的激光超声双重辅助铣削装置。

技术介绍

[0002]陶瓷、硬质合金、玻璃等硬脆材料由于其密度低、强度高、耐高温、耐磨损等优异的性能在航空航天、空间技术、医学、精密制造等领域具有极其广泛的应用前景。由这些材料制成的关键零部件凭借其优异的机械特性相较于传统材料有很高的使用寿命和应用特性。但同时，硬脆材料须经精密机械加工才能达到较高的尺寸形状精度和表面质量要求，由于其高硬脆性和低断裂韧性等对机械加工提出了很高的要求。目前，典型硬脆材料加工可采用磨削、超声振动铣削和激光辅助切削等加工方法。超声振动铣削是针对硬脆材料加工的一种特种加工方法，在刀具或工件上施加高频振动，将加工过程变成断续加工过程，超声振动加工可以降低加工表面宏观切削应力、提高加工质量且延长刀具寿命，在对氧化锆和蓝宝石等硬脆材料加工中有很大的发展。现阶段的超声振动铣削加工方式由于硬脆材料的难加工特性本质上没有变化，在材料去除量较大的加工场合中依然面临着刀具磨损严重和材料去除率低的问题。

技术实现思路

[0003]本技术的目的在于提供一种用于硬脆材料加工的激光超声双重辅助铣削装置，实现对硬脆材料的高效精密的加工。
[0004]为了解决上述技术问题，本技术提供了一种用于硬脆材料加工的激光超声双重辅助铣削装置，包括机床主轴、超声刀柄、调节夹具以及激光辅助加工系统；
[0005]机床主轴上装夹超声刀柄，再装夹调节夹具搭建激光辅助加工系统，通过激光辅助加工系统获得激光热源，利用激光热源对工件的待加工区域进行加热软化；在机床工作台上用固定夹具安装超声振动工作台，再通过超声振动工作台产生椭圆振动和超声刀柄的轴向振动复合形成的三维超声振动系统对硬脆材料进行铣削加工；工件固定在超声振动工作台上。
[0006]在一较佳的实施例中，所述调节夹具包括第一固定端及第二固定端；所述第一固定端固定连接所述机床主轴，所述第二固定端固定连接所述激光辅助加工系统。
[0007]在一较佳的实施例中，所述第一固定端固定连接有第一调节杆，所述第二固定端固定连接有第二调节杆；所述第一调节杆与第二调节杆转动连接。
[0008]在一较佳的实施例中，所述第一调节杆与第二调节杆的末端均设置有连接孔，通过调节螺栓固定；使所述第一调节杆和第二调节杆相对转动。
[0009]在一较佳的实施例中，所述第一固定端具体包括两个弧形固定件，两个弧形固定件头尾两两相拼形成一圆形固定环，用于固定所述机床主轴。
[0010]在一较佳的实施例中，所述第二固定端具体为一固定圈，所述激光辅助加工系统
设置于所述固定圈内。
[0011]相较于现有技术，本技术的技术方案具备以下有益效果：
[0012]本专利技术公开一种硬脆材料加工的激光超声双重辅助铣削装置；该装置首先通过激光辅助加工系统获得激光热源，利用激光热源对大面积范围内的待加工区域进行均匀的加热软化，改善材料的切削加工性，再通过工作台椭圆振动和超声刀具轴向振动复合形成的三维超声振动系统对硬脆材料进行铣削加工。通过第一调节杆与第二调节杆的转动可以实现激光辅助加工系统的位置调节。根据本专利技术的方法可以改善刀具和工件之间的运动轨迹，又改善材料的加工性能，从而减少切削力和刀具磨损，提高材料去除率和表面完整性，最终解决硬脆材料的高效精密加工问题。
附图说明
[0013]图1为本技术优选实施例中用于硬脆材料加工的激光超声辅助铣削装置的构件示意图；
[0014]图2为本技术优选实施例中用于硬脆材料加工的激光超声辅助铣削装置的硬脆材料的加工方法技术路线示意图；
[0015]图3为本技术优选实施例中用于硬脆材料加工的激光超声辅助铣削装置的硬脆材料加工方法流程示意图；
[0016]图4为本技术优选实施例中用于硬脆材料加工的激光超声辅助铣削装置的超声振动平台的结构示意图；
[0017]图5为本技术优选实施例中用于硬脆材料加工的激光超声辅助铣削装置的激光辅助加工系统的结构示意图；
[0018]图6为本技术优选实施例中用于硬脆材料加工的激光超声辅助铣削装置的调节夹具的结构示意图。
具体实施方式
[0019]下文结合附图和具体实施方式对本技术做进一步说明。
[0020]一种用于硬脆材料加工的激光超声辅助铣削装置，参考图1至6，包括：超声振动工作台1，超声刀柄2，激光辅助加工系统3，调节夹具4，机床主轴 5，固定夹具6。首先在机床主轴5上安装超声刀柄2，再安装调节夹具4搭建激光辅助加工系统3，通过激光辅助加工系统3获得激光热源，利用激光热源对工件的待加工区域进行均匀的加热软化，降低材料的硬度，改善材料的切削加工性。在机床工作台上用固定夹具6安装超声振动工作台1，再通过超声振动工作台1产生椭圆振动和超声刀具轴向振动复合形成的三维超声振动系统，对硬脆材料进行铣削加工。
[0021]请参阅图4，本实施例所述超声振动工作台1可产生平行于工件表面的椭圆振动，超声刀柄2为任意型号刀柄，可产生轴向振动与工作台复合形成三维超声振动系统。
[0022]请参阅图6，本实施例中所述调节夹具4为万向台架，可以实现激光系统在工件上任意加工点的定位和固定。具体来说，所述调节夹具包括第一固定端 41及第二固定端42；所述第一固定端41固定连接所述机床主轴5，所述第二固定端42固定连接所述激光辅助加工系统3。所述第一固定端41固定连接有第一调节杆43，所述第二固定端42固定连接有第二
调节杆44；所述第一调节杆43与第二调节杆44转动连接。所述第一调节杆43与第二调节杆44的末端均设置有连接孔，通过调节螺栓固定；使所述第一调节杆43和第二调节杆44 相对转动。所述第一固定端41具体包括两个弧形固定件411，两个弧形固定件 411头尾两两相拼形成一圆形固定环，用于固定所述机床主轴5。具体来说，所述弧形固定件411之间通过螺栓固定。所述第二固定端42具体为一固定圈，所述激光辅助加工系统3设置于所述固定圈内。
[0023]介绍一下用上述装置对硬脆材料加工的激光超声辅助铣削的加工方法，包括以下步骤：
[0024]步骤一：装载超声振动工作台1和超声刀柄2；
[0025]步骤二：组合激光系统，搭建激光辅助加工模块3，安装夹具4将激光引入机床，搭建激光辅助超声振动铣削加工系统；
[0026]步骤三：将工件固定在椭圆超声振动工作台1上进行铣削加工。
[0027]本专利技术公开一种硬脆材料加工的激光超声双重辅助铣削装置；该装置首先通过激光辅助加工系统3获得激光热源，利用激光热源对大面积范围内的待加工区域进行均匀的加热软化，改善材料的切削加工性，再通过超声振动工作台 1椭圆振动和超声刀柄2轴向振动复合形成的三维超声振动系统对硬脆材料进行铣削加工。通过第一调节杆43与第二调节杆44的转动可以实现激光辅助加工系统3的位置调节。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于硬脆材料加工的激光超声双重辅助铣削装置，其特征在于包括机床主轴、超声刀柄、调节夹具以及激光辅助加工系统；机床主轴上装夹超声刀柄，再装夹调节夹具搭建激光辅助加工系统，通过激光辅助加工系统获得激光热源，利用激光热源对工件的待加工区域进行加热软化；在机床工作台上用固定夹具安装超声振动工作台，再通过超声振动工作台产生椭圆振动和超声刀柄的轴向振动复合形成的三维超声振动系统对硬脆材料进行铣削加工；工件固定在超声振动工作台上；所述调节夹具包括第一固定端及第二固定端；所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾凯，吴贤，沈剑云，李远，陈永昌，杜明扬，
申请(专利权)人：华侨大学，
类型：新型
国别省市：