针对高温复材细牙螺纹激光-双频振动辅助微车削装置制造方法及图纸

针对高温复材细牙螺纹激光

【技术实现步骤摘要】
针对高温复材细牙螺纹激光
‑
双频振动辅助微车削装置


[0001]本专利技术属于精密特种加工
，涉及一种针对高温复材细牙螺纹激光
‑
双频振动辅助微车削装置。

技术介绍

[0002]陶瓷基复合材料具有耐高温、高强度、刚度、密度低、抗腐蚀、尺寸稳定性高、电的良导体等优异性能，由此生产的紧固件(螺栓、螺母等)广泛用于各种高温设备(如高温石墨化炉、光伏行业中的单、多晶炉等)。
[0003]但在陶瓷基复合材料螺栓、螺母的生产过程中，特别是螺栓的加工，现在常用的加工方法，一是板牙加工，二是车床车刀加工，三是旋风铣，由于陶瓷基复合材料是以陶瓷氮化硅、碳化硅等高温结构陶瓷为基体和各种纤维为增强相复合而成的一类先进复合材料，其硬度高，有脆性，用这三种方法进行精密加工时，材料极易发生脆性破坏，加工出螺纹精度低、牙形和光洁度，存在排屑不及时划伤螺纹表面和毛刺现象，影响连接强度，另外精密加工中机床自激振荡对螺纹质量影响铰大，车削加工过程中有明显崩牙现象，增加加工成本和加工效率，难以应用于细牙螺纹加工。
[0004]目前，已有人提出改进的螺纹加工技术，如精密磨牙技术CN115592214A、复合材料锥面内螺纹加工技术CN101396750B、硬脆材料小孔成形磨削技术CN102962532A，但是依然存在掉尖、崩牙、毛刺、螺纹牙形与光洁度差、刀具磨损大、加工效率低以及成本高等问题，已加工的精密微小零件难以满足特殊环境下的苛刻使用要求。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种针对高温复材细牙螺纹激光
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双频振动辅助微车削装置，解决了加工过程中掉尖、崩牙、毛刺、螺纹牙形与光洁度差、刀具磨损大、加工效率低以及成本高等问题，已加工的精密微小零件难以满足特殊环境下的苛刻使用要求的技术问题。
[0006]本专利技术解决技术问题所采用的技术方案如下：
[0007]针对高温复材细牙螺纹激光
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双频振动辅助微车削装置，该加工装置包括：控制模块、加工模块和试验桌；所述加工模块设置在所述试验桌上；所述控制模块控制所述加工模块实现对工件的加工。
[0008]优选的，所述加工模块包括：激光器、激光调控器、Z轴滑台、主轴、X轴滑台、压电换能器和变幅刀杆；所述激光器和所述激光调控器分别安装在所述Z轴滑台上，带动所述激光器和所述激光调控器在竖直方向的运动；所述激光调控器通过上下振动调节工件表面接收所述激光器发射激光的能量大小；所述工件安装在所述主轴的一端，所述主轴装配在所述X轴滑台上，实现工件在轴向的运动；刀具固定在所述变幅刀杆上，对轴向运动和沿轴向旋转的工件进行加工；所述变幅刀杆下面安装所述压电换能器，实现所述刀具在加工过程中上下振动。
[0009]优选的，还包括大理石台面；所述X轴滑台设置在所述大理石台面上。
[0010]优选的，还包括Y轴滑台；所述Z轴滑台设置在所述Y轴滑台上。
[0011]优选的，还包括旋转滑台；所述压电换能器和所述Y轴滑台安装在所述旋转滑台上，实现所述刀具和所述Y轴滑台沿Z轴方向的旋转。
[0012]优选的，还包括圆形转接板；所述压电换能器通过所述圆形转接板设置在所述大理石台面上。
[0013]优选的，所述激光调控器包括：电动缸、第一反射镜、第二反射镜和聚光镜；所述激光器发射激光，经由所述第一反射镜和所述第二反射镜反射，反射光通过所述聚光镜汇聚到所述工件的待加工区域；所述第一反射镜装配在所述电动缸的运动端，所述电动缸实现所述第一反射镜在竖直方向的振动，改变了所述工件的待加工区域激光功率密度。
[0014]优选的，还包括与所述激光器连接，并为所述激光器将为的激光冷却器。
[0015]优选的，所述控制模块包括：主轴控制器、计算机控制器、激光控制器和超声波发生器；所述主轴控制器控制主轴的开启、关闭、转速、移动方向和移动速度；所述计算机控制器分别控制X轴滑台、Y轴滑台和Z轴滑台的开启、关闭和运动方向；所述激光控制器控制激光器的开启、关闭和功率；所述超声波发生器与压电换能器连接，为所述压电换能器提供超声波，使所述压电换能器将电能转化成机械能。
[0016]本专利技术的有益效果是：
[0017]1、利用低频间歇式激光辅助加工，可使热量叠加，不需要过高的激光功率即可调控工件待加工区域的表面硬度，软化材料，使其在微切削螺纹加工过程中不易产生脆性裂纹，同时低频间歇式热源在微车削螺纹加工过程中具有离焦效应，间歇式改变了激光功率密度，避免了光斑中心温度过高烧蚀螺纹表面，提高螺纹链接强度和零件的使役寿命。
[0018]2、利用螺纹车刀上施加高频超声振动，在复合材料微切削螺纹加工时，通过对螺纹车刀上的高频振动，可以进一步提高受软化的材料切削性能，以及改善由于切削深度软或进给和低频间歇式热源造成未达到软化温度的待加工材料区域的切削性能。其次高频断续切削，促进了切屑的排出，抑制螺纹车刀表面附着物的形成，避免了切屑排除不及时划伤螺纹表面，提高了螺纹切削的散热空间，减小了刀具磨损对螺纹加工的影响，同时消除了机器本身的自激振动，避免了细牙螺纹加工崩牙的产生，提高螺纹质量。
[0019]3、激光
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双频振动辅助微车削细牙螺纹加工过程中，低频热源反复叠加和螺纹车刀高频振动作用下，复合材料工件表面软化和螺纹车刀的多次切削，使得切屑更加容易去除，抑制了螺纹牙尖的掉落，同时减少了螺纹牙根底部的应力集中，抑制了螺纹底部裂纹的产生与扩展，促进了毛刺的去除，降低了螺纹表面的加工纹理，提升了螺纹牙的光洁度。
[0020]4、数控机床设计结构简单，操作方便，激光器与螺纹车刀可同时移动，拆卸方便，避免换刀过程中重新调刀间距，同时刀具磨损小，可减少螺纹车刀换刀次数，提高加工效率。
附图说明
[0021]图1本专利技术一种针对高温复材细牙螺纹激光
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双频振动辅助微车削装置整体示意图。
[0022]图2本专利技术一种针对高温复材细牙螺纹激光
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双频振动辅助微车削装置模块图。
[0023]图3本专利技术一种针对高温复材细牙螺纹激光
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双频振动辅助微车削装置局部图。
[0024]图4本专利技术一种针对高温复材细牙螺纹激光
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双频振动辅助微车削装置激光调控器原理图。
[0025]图中：1、PC端，2、储物柜，3、主轴控制器，4、计算机控制器，5、激光冷却系统，6、试验桌，7、加工模块，8、激光控制器，9、超声波发生器，10、激光器，11、激光调控器，12、Z轴滑台，13、主轴夹具，14、主轴，15、X轴滑台，16、大理石，17、旋转滑台，18、圆形转接板，19、压电换能器，20、变幅刀杆，21、工件，22、激光器支座，23、L形支架，24、L形转接板，25、Y轴滑台，26、螺纹车刀，27、电动缸，28、第一反射镜，29、第二反射镜，30、聚光镜。
具体实施方式
[002本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.针对高温复材细牙螺纹激光
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双频振动辅助微车削装置，其特征在于，该加工装置包括：控制模块、加工模块和试验桌；所述加工模块设置在所述试验桌上；所述控制模块控制所述加工模块实现对工件的加工。2.根据权利要求1所述的针对高温复材细牙螺纹激光
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双频振动辅助微车削装置，其特征在于，所述加工模块包括：激光器、激光调控器、Z轴滑台、主轴、X轴滑台、压电换能器和变幅刀杆；所述激光器和所述激光调控器分别安装在所述Z轴滑台上，带动所述激光器和所述激光调控器在竖直方向的运动；所述激光调控器通过上下振动调节工件表面接收所述激光器发射激光的能量大小；所述工件安装在所述主轴的一端，所述主轴装配在所述X轴滑台上，实现工件在轴向的运动；刀具固定在所述变幅刀杆上，对轴向运动和沿轴向旋转的工件进行加工；所述变幅刀杆下面安装所述压电换能器，实现所述刀具在加工过程中上下振动。3.根据权利要求2所述的针对高温复材细牙螺纹激光
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双频振动辅助微车削装置，其特征在于，还包括大理石台面；所述X轴滑台设置在所述大理石台面上。4.根据权利要求2所述的针对高温复材细牙螺纹激光
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双频振动辅助微车削装置，其特征在于，还包括Y轴滑台；所述Z轴滑台设置在所述Y轴滑台上。5.根据权利要求2所述的针对高温复材细牙螺纹激光
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双频振动辅助微车削装置，其特征在于，还包括旋转滑台；所述压电换能器和所述Y轴滑台安装在所...

【专利技术属性】
技术研发人员：许金凯，李继成，陈广俊，于占江，王晶东，王佳琦，翟昌太，王深，付开明，周飞，赵贝贝，
申请(专利权)人：长春理工大学，
类型：发明
国别省市：