一种金属切削加工方式的工艺优化装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种金属切削加工方式的工艺优化装置及方法，工艺优化装置包括支撑水槽和回收系统，回收系统包括阀门、水泵、第一水管、第二水管、第三水管、回收箱和滤网；工艺优化方法的过程包括：水泵向支撑水槽添加粘性液体；确定粘性液体高度满足加工要求；机床实现刀具切削刃浸在粘性液体中进行切削加工；加工完成后打开阀门进行粘性液体的回收。本发明专利技术降低了热力耦合作用，减小了加工过程中的切削力，实现了加工表面质量的提高，提高了加工效率。率。率。

【技术实现步骤摘要】
一种金属切削加工方式的工艺优化装置及方法


[0001]本专利技术属于金属切削加工
，具体涉及一种金属切削工艺优化装置及方法。

技术介绍

[0002]随着航空发动机推重比和服役寿命的不断提高，发动机部件正向着高温、高压比、高可靠性发展。为了满足高温、高压、高转速、高负载的使用条件导致发动机压气机盘等关键转动构件制造过程不仅需要满足极高的精度要求，同时还必须进行严格的加工表面完整性控制，从而提高加工表面质量、抑制加工表面缺陷和损伤、保障关键零部件的疲劳性能和服役寿命。
[0003]文献“钛合金铣削加工技术研究现状及发展”表明钛合金在工程中的应用越来越广泛。钛合金具有优异的高温性能、比强度高等优点，是制造高温环境下工作零件的理想高轻质材料，因此被广泛应用于航空领域。但是这些优点也导致钛合金的高效、高质量切削加工还存在诸多技术难题。研究表明，切削钛合金材料时，由于钛合金弹性模量小，在切削过程中工件受到切削力的作用容易产生变形，这使得零件的几何精度难以保证；此外，已加工表面的回弹导致刀具后刀面切削力的增大，容易引起切削振动，降低表面加工质量。而目前为止，没有好的辅助加工方法可以显著降低钛合金切削加工过程的切削力，提高其表面加工质量。

技术实现思路

[0004]为了克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种金属切削加工方式的工艺优化装置及方法，工艺优化装置包括支撑水槽和回收系统，回收系统包括阀门、水泵、第一水管、第二水管、第三水管、回收箱和滤网；工艺优化方法的过程包括：水泵向支撑水槽添加粘性液体；确定粘性液体高度满足加工要求；机床实现刀具切削刃浸在粘性液体中进行切削加工；加工完成后打开阀门进行粘性液体的回收。本专利技术降低了热力耦合作用，减小了加工过程中的切削力，实现了加工表面质量的提高，提高了加工效率。
[0005]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案如下：
[0006]一种金属切削加工方式的工艺优化装置，包括支撑水槽和回收系统；所述回收系统包括阀门、水泵、第一水管、第二水管、第三水管、回收箱和滤网；
[0007]所述支撑水槽水平安装于机床工作台上；所述支撑水槽与机床工作台通过螺栓固定连接；所述支撑水槽内安装专用夹具，用于固定工件；所述支撑水槽内盛装粘性液体，工件置于粘性液体内；所述支撑水槽侧壁设有粘性液体回收口，所述阀门安装在支撑水槽外侧粘性液体回收口处；所述支撑水槽侧壁高于粘性液体回收口的地方设有粘性液体入口；
[0008]所述第一水管的一端安装宝塔头，通过宝塔头连接到粘性液体回收口；所述阀门处于关闭状态时，粘性液体无法排出，当阀门被打开时，粘性液体因重力作用通过第一水管流至回收箱；所述回收箱水平安装于固定面上，所述第一水管另一端固定在回收箱上；所述
第二水管一端固定在回收箱上，第二水管另一端连接水泵的输入接口，所述滤网设置在水泵的输入接口处，用于过滤工件切屑和杂质；所述第三水管一端连接水泵的输出接口，第三水管另一端与粘性液体入口固定连接；
[0009]当支撑水槽内的粘性液体高度大于预设高阈值时，开启阀门排放粘性液体，直至粘性液体高度降低到预设低阈值关闭阀门；当支撑水槽的粘性液体高度低于预设低阈值时，打开水泵向支撑水槽内添加粘性液体，直至支撑水槽内粘性液体高度值到达预设高阈值。
[0010]优选地，所述阀门内设置有弹簧，用于控制所述阀门的开启与关闭。
[0011]优选地，所述支撑水槽的材料为亚克力板。
[0012]优选地，所述粘性液体为中性液体，粘度大于500mm2/s。
[0013]优选地，所述滤网通过锁扣固定水泵的输入接口处。
[0014]一种金属切削加工方式的工艺优化方法，包括如下步骤：
[0015]步骤1：设置支撑水槽；
[0016]根据机床规格设计支撑水槽，支撑水槽材料选用亚克力板；支撑水槽的高度高于机床刀柄的高度，支撑水槽内盛装粘性液体；支撑水槽旁边配有水泵和回收箱，水泵用于将粘性液体抽到支撑水槽内；支撑水槽底部设置通孔，通孔用于安装螺栓连接工作台和工件；支撑水槽侧面设置粘性液体回收孔，通过粘性液体回收孔回收粘性液体；
[0017]步骤2：确定刀具原点；
[0018]将工件打平找正之后进行刀具安装，调整刀具位置，确认刀具原点，将刀具原点记录到走刀程序中；
[0019]步骤3：粘性液体的选择和加入；
[0020]所述粘性液体是中性液体，粘度大于500mm2/s；粘性液体在支撑水槽内的高度要没过刀具
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工件接触面，所述粘性液体的高度要没过加工刀具的整个切削刃，但不能没过机床夹持刀柄的部分；
[0021]步骤4：金属切削加工；
[0022]金属切削加工的加工过程在粘性液体中进行，切削加工过程产生的切屑漂浮在粘性液体中；
[0023]步骤5：粘性液体的回收及再利用；
[0024]切削加工完成之后，将加工完之后的零件拆卸；首先将粘性液体排出，开启阀门，粘性液体因重力作用流入回收箱，粘性液体完全流入回收箱后即将零件拆卸；
[0025]在下一次加工时，通过滤网将切屑和杂质过滤在回收箱里，通过水泵将过滤后的粘性液体输入支撑水槽用于下一次加工。
[0026]本专利技术的有益效果如下：
[0027]1、本专利技术在粘性液体中进行金属切削加工，通过粘性液体的润滑和减振作用，提高了加工材料的表面质量；通过理论分析和实验验证，在粘性液体中加工可以减小加工时的切削力，来提高加工平稳性，从而提高工件的加工表面质量；通过粘性液体的冷却作用，降低了加工过程中产生的切削热，在另一方面从源头上保证了加工零件的表面质量；此外，通过在粘性液体中进行加工，利用粘性液体的减振和吸取能量的特点，可以实现加工噪声的减弱。
[0028]2、本专利技术方法易于掌握，适合不同种类的工件，不依赖于机床结构和数控系统，具有很强的实用性。
[0029]3、本专利技术方法中，考虑了切削热和切削力之间的耦合效应，通过改变加工环境，加入粘性液体，利用粘性液体润滑、冷却、减振、吸能等优点，降低了热力耦合作用，减小了加工过程中的切削力，实现了加工表面质量的提高，提高了加工效率。
[0030]4、本专利技术方法考虑了多种粘性液体，进行了多次实验，把加工表面质量和切削力大小作为改变各种粘性液体的反馈变量，然后进行多次迭代得到最优解，使加工切削力更小和加工质量更加优良。
附图说明
[0031]图1为本专利技术工艺优化装置的结构示意图。
[0032]图2为本专利技术工艺优化装置加工工件时的结构示意图。
[0033]图3为本专利技术实施例一个周期内的铣削力对比图，其中(a)X方向铣削力，(b)Y方向铣削力，(c)Z方向铣削力。
[0034]图中，1
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阀门、2
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水泵、3
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第一水管、4
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第二水管、5
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第三水管、6
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回收箱，7
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滤网，8<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属切削加工方式的工艺优化装置，其特征在于，包括支撑水槽和回收系统；所述回收系统包括阀门、水泵、第一水管、第二水管、第三水管、回收箱和滤网；所述支撑水槽水平安装于机床工作台上；所述支撑水槽与机床工作台通过螺栓固定连接；所述支撑水槽内安装专用夹具，用于固定工件；所述支撑水槽内盛装粘性液体，工件置于粘性液体内；所述支撑水槽侧壁设有粘性液体回收口，所述阀门安装在支撑水槽外侧粘性液体回收口处；所述支撑水槽侧壁高于粘性液体回收口的地方设有粘性液体入口；所述第一水管的一端安装宝塔头，通过宝塔头连接到粘性液体回收口；所述阀门处于关闭状态时，粘性液体无法排出，当阀门被打开时，粘性液体因重力作用通过第一水管流至回收箱；所述回收箱水平安装于固定面上，所述第一水管另一端固定在回收箱上；所述第二水管一端固定在回收箱上，第二水管另一端连接水泵的输入接口，所述滤网设置在水泵的输入接口处，用于过滤工件切屑和杂质；所述第三水管一端连接水泵的输出接口，第三水管另一端与粘性液体入口固定连接；当支撑水槽内的粘性液体高度大于预设高阈值时，开启阀门排放粘性液体，直至粘性液体高度降低到预设低阈值关闭阀门；当支撑水槽的粘性液体高度低于预设低阈值时，打开水泵向支撑水槽内添加粘性液体，直至支撑水槽内粘性液体高度值到达预设高阈值。2.根据权利要求1所述的一种金属切削加工方式的工艺优化装置，其特征在于，所述阀门内设置有弹簧，用于控制所述阀门的开启与关闭。3.根据权利要求1所述的一种金属切削加工方式的工艺优化装置，其特征在于，所述支撑水槽的材料为亚克力板。4.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张钊，梁泽鹏，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：