激光超声同步辅助金刚石切削装置及加工方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于机械加工技术领域，涉及一种激光超声同步辅助金刚石切削装置及加工方法，包括切削加工装置和激光发射装置，切削加工装置包括旋转台、转接头、超声振动组件以及刀具，转接头背离旋转台的一端开设有安装槽；超声振动组件竖向安装于安装槽内；刀具安装于超声振动组件远离旋转台的一端，且刀具的切削端外漏于安装槽；激光发射装置包括激光器和调节组件，激光器固定安装于调节组件上，调节组件转动安装于旋转台上。由此，该装置能够在刀具对工件进行切削加工的同时通过激光器对工件进行激光照射，以对待加工处的材料进行预加热、软化，改善材料的切削加工性能，使得切削加工过程更加顺畅，减小刀具磨损，降低刀具崩刃的风险。降低刀具崩刃的风险。降低刀具崩刃的风险。

【技术实现步骤摘要】
激光超声同步辅助金刚石切削装置及加工方法


[0001]本专利技术涉及机械加工
，尤其涉及一种激光超声同步辅助金刚石切削装置及加工方法。

技术介绍

[0002]超声振动激光辅助加工是一种新型混合加工技术，高功率激光束聚焦在刀尖前的工件表面上，局部表面在短时间内被加热到高温，软化了工件材料。然后刀具在切向方向和径向方向上以相同的频率施加超声波振动，实现了超声椭圆振动切削，避免了刀具与已加工工件表面之间的长时间摩擦，并且减少了刀具的破损及其对工件表面质量的负面影响。
[0003]然而，超声振动时要求小振幅，易导致加工效率低，对于硬脆性材料，刀具与工件的微观冲击作用致使刀具产生崩刃破坏；激光辅助切削技术通过激光加热软化材料，增大临界塑性
‑
脆性转变深度，提高材料除去率。但是连续的较大激光加热易造成工件表面、亚表面损伤导致表面完整性降低。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例的目的在于，解决现有的加工装置刀具易崩刃破坏、加工后工件表面质量差的技术问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术实施例提供一种激光超声同步辅助金刚石切削装置，采用了如下所述的技术方案：
[0006]该激光超声同步辅助金刚石切削装置包括切削加工装置和激光发射装置；
[0007]所述切削加工装置包括旋转台、转接头、超声振动组件以及刀具，所述转接头竖向安装于所述旋转台上，且所述转接头背离所述旋转台的一端开设有安装槽；
[0008]所述超声振动组件竖向安装于所述安装槽内；所述刀具安装于所述超声振动组件远离所述旋转台的一端，且所述刀具的切削端外露于所述安装槽；
[0009]所述激光发射装置包括激光器和调节组件，所述激光器固定安装于所述调节组件上，所述调节组件转动安装于所述旋转台上，以使所述激光器能够在所述刀具对工件进行切削加工时对工件进行激光照射。
[0010]进一步地，在一些实施例的优选方案中，所述超声振动组件包括换能器、超声变幅杆和刀具固定件，所述换能器位于所述安装槽内，且所述换能器的连接端与外部超声电源连接，所述换能器的输出端与所述超声变幅杆连接；
[0011]所述刀具固定件安装于所述超声变幅杆背离所述换能器的一端，所述刀具穿设于所述刀具固定件上，以使得所述超声变幅杆带动所述刀具沿所述超声变幅杆的径向振动。
[0012]进一步地，在一些实施例的优选方案中，所述超声变幅杆振动的频率为 40kHz
‑
80kHz，振幅为0.1μm
‑
10μm。
[0013]进一步地，在一些实施例的优选方案中，所述换能器、超声变幅杆以及刀具固定件一体成型。
[0014]进一步地，在一些实施例的优选方案中，所述调节组件包括第一转向平台和第二转向平台，所述第一转向平台转动安装于所述旋转台上，所述第二转向平台转动套设于所述第一转向平台内，所述激光器固定安装于所述第二转向平台上。
[0015]进一步地，在一些实施例的优选方案中，所述旋转平台上开设有缺口，所述第一转向平台部分或者全部容置于所述缺口内。
[0016]进一步地，在一些实施例的优选方案中，所述激光器的功率小于90W，且所述激光器的移动速度不小于15mm/s。
[0017]进一步地，在一些实施例的优选方案中，所述激光器为能够发射平顶激光束的激光器。
[0018]进一步地，在一些实施例的优选方案中，所述激光超声同步辅助金刚石切削装置还包括气流喷头，所述气流喷头设置于所述切削加工装置的外围，用于驱散所述切削加工装置切削工件时产生的碎屑。
[0019]为了解决上述技术问题，本专利技术实施例还提供一种加工方法，采用上述的激光超声同步辅助金刚石切削装置，所述加工方法包括如下步骤：
[0020]将待加工的工件放置于加工平台上；
[0021]调节所述切削加工装置，使得所述刀具对应工件的目标加工位置上；
[0022]调节所述激光发射装置，使得所述激光器发射的激光朝向工件的目标加工位置照射，以加热软化工件目标加工位置的表面部分；
[0023]启动所述激光发射装置和所述切削加工装置，所述激光器发射激光照射于工件的目标加工位置，同时，所述刀具在目标加工位置对工件进行切削加工；
[0024]加工完成后，取下工件。
[0025]与现有技术相比，本专利技术实施例提供的激光超声同步辅助金刚石切削装置及加工方法主要有以下有益效果：
[0026]该激光超声同步辅助金刚石切削装置通过设置超声振动组件和激光器，以实现将超声振动切削技术与激光辅助切削技术相结合。这样，一来能够在切削加工过程中，通过激光器对工件目标加工位置的材料表面进行预加热、软化，以使硬脆材料实现脆性向塑性的转变，从而改善材料的切削加工性能，使得切削加工过程更加顺畅，减小刀具磨损，降低刀具崩刃的风险；二来能够通过超声振动组件带动刀具从连续切削转变为间歇式切削，以对工件软化后的目标加工位置进行间歇式切削加工，从而避免激光辅助切削过程中，刀具对于工件持续推进切削造成工件亚表面损伤的问题，在增大刀具切削力度的同时达到提高切削精度的效果。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本专利技术中的方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一个简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：
[0028]图1是本专利技术一个实施例中激光超声同步辅助金刚石切削装置的立体结构示意图；
[0029]图2是图1中激光超声同步辅助金刚石切削装置的剖面示意图；
[0030]图3是图1中激光超声同步辅助金刚石切削装置的分解结构示意图；
[0031]图4是图3中切削加工装置的分解结构示意图；
[0032]图5是图4中超声振动组件与刀具配合的结构示意图；
[0033]图6是图3中调节组件的分解结构示意图；
[0034]图7是本专利技术一个实施例中加工方法的流程示意图。
[0035]附图中的标号如下：
[0036]100、激光超声同步辅助金刚石切削装置；200、工件；
[0037]10、切削加工装置；11、旋转台；111、安装孔；112、转动连接件；113、缺口；12、转接头；121、连接端；122、安装槽；13、超声振动组件；131、换能器；132、超声变幅杆；133、刀具固定件；1331、通孔；14、刀具；
[0038]20、激光发射装置；21、激光器；22、调节组件；221、第一转向平台；2211、转动连接孔；222、第二转向平台。
具体实施方式
[0039]除非另有定义，本文所使用的所有技术和科学术语与属于本专利技术
的技术人员通常理解的含义相同；本文在说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术，例如，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光超声同步辅助金刚石切削装置，其特征在于，所述激光超声同步辅助金刚石切削装置包括切削加工装置和激光发射装置；所述切削加工装置包括旋转台、转接头、超声振动组件以及刀具，所述转接头竖向安装于所述旋转台上，且所述转接头背离所述旋转台的一端开设有安装槽；所述超声振动组件竖向安装于所述安装槽内；所述刀具安装于所述超声振动组件远离所述旋转台的一端，且所述刀具的切削端外露于所述安装槽；所述激光发射装置包括激光器和调节组件，所述激光器固定安装于所述调节组件上，所述调节组件转动安装于所述旋转台上，以使所述激光器能够在所述刀具对工件进行切削加工时对工件进行激光照射。2.根据权利要求1所述的激光超声同步辅助金刚石切削装置，其特征在于，所述超声振动组件包括换能器、超声变幅杆和刀具固定件，所述换能器位于所述安装槽内，且所述换能器的连接端与外部超声电源连接，所述换能器的输出端与所述超声变幅杆连接；所述刀具固定件安装于所述超声变幅杆背离所述换能器的一端，所述刀具穿设于所述刀具固定件上，以使得所述超声变幅杆带动所述刀具沿所述超声变幅杆的径向振动。3.根据权利要求2所述的激光超声同步辅助金刚石切削装置，其特征在于，所述超声变幅杆振动的频率为40kHz
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80kHz，振幅为0.1μm
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10μm。4.根据权利要求2所述的激光超声同步辅助金刚石切削装置，其特征在于，所述换能器、超声变幅杆以及刀具固定件一体成型。5.根据权利要求1所述的激光超声同步辅助金刚石...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵振宇，周展望，李光辉，姚英学，肖永山，王文琦，
申请(专利权)人：深圳信息职业技术学院，
类型：发明
国别省市：