一种基于剪切增稠抛光的超声辅助车削装置及其应用方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及剪切增稠抛光技术领域，尤其涉及一种基于剪切增稠抛光的超声辅助车削装置及其应用方法。本发明专利技术的装置包括机床部件、超声辅助组件和剪切增稠液循环组件，超声辅助组件安装于机床部件上。超声辅助组件包括车刀，超声辅助组件通过控制车刀高频振动使车刀对工件进行车削时与剪切增稠液循环组件输送的剪切增稠液发生剪切增稠效应从而同时对工件表面进行抛光。本发明专利技术还提供该装置的应用方法。本发明专利技术利用超声辅助车削中形成的高频振动以及切削区的剪切力实现剪切增稠抛光，可用于硬脆材料的高精度加工，具有在切削加工的同时完成剪切增稠抛光，提高加工效率，消除车削刀纹，提升表面质量的优点。提升表面质量的优点。提升表面质量的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于剪切增稠抛光的超声辅助车削装置及其应用方法


[0001]本专利技术涉及光学元件的超精密加工技术，具体涉及一种基于剪切增稠抛光的超声辅助车削装置及其应用方法。

技术介绍

[0002]随着超精密加工技术的发展，对光学元件的加工精度和表面质量的要求越来越高，发展出各种抛光技术，如离子束抛光、磁流变抛光、CCOS抛光、剪切增稠抛光等。但是一般需要经过车削或磨削到一定精度后才能进行抛光，否则抛光时间会大大增加。超声辅助车削技术具有切削力小、切削热降低、工件表面质量好等优点，可以获得普通切削无法比拟的工艺效果，特别是难加工材料和硬脆材料的加工。
[0003]超声辅助车削技术包括一维超声振动切削、椭圆超声振动切削和高速超声振动切削。现有的超声辅助车削和剪切增稠抛光是两项分离的技术，如申请号CN201410347272.9的中国专利提出的两用超声辅助车削装置提高了车削装置在使用中的灵活性和互换性，而申请号CN202011504672.8和申请号CN202011049368.9的中国专利提出的剪切增稠抛光装置可以提高工件表面的平整度和面形精度。申请号CN202122353083.0的中国专利提供了一种振动辅助磁性剪切增稠抛光装置，虽然引入轴向可控频率振动，结合可变旋转抛光盘，实现耦合磁场中对复杂结构零部件/构件的高效率、高质量抛光，但是仅能实现抛光。超声辅助车削技术可以实现难加工材料、硬脆材料和塑性材料的曲面、平面、复杂微结构的加工，但是其加工的光学元件质量仅适用于红外波段使用，要想在可见光波段使用还需要后续抛光提升表面质量，这种工艺流程不可避免地会增加生产周期，降低生产效率。
[0004]因此，提出一种基于剪切增稠抛光的超声辅助车削装置及其应用方法对于减少生产周期，简化工艺流程，提升工件表面质量具有重要意义。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的上述问题，本专利技术提供一种基于剪切增稠抛光的超声辅助车削装置，包括机床部件、超声辅助组件和剪切增稠液循环组件，所述超声辅助组件安装于所述机床部件上；所述超声辅助组件包括车刀，所述超声辅助组件通过控制车刀高频振动使车刀对工件进行车削时与剪切增稠液循环组件输送的剪切增稠液发生剪切增稠效应从而同时对工件表面进行抛光。
[0006]可选地，所述超声辅助组件还包括超声发生器及超声振动体，所述超声发生器与所述超声振动体连接，所述车刀安装在所述超声振动体上。
[0007]可选地，所述剪切增稠液循环组件包括输入管、喷嘴、储液箱、输出管、离心泵和超声分散部件，所述喷嘴位于车刀的一侧，所述喷嘴通过输入管与超声分散部件连接，所述超声分散部件通过输出管与储液箱的输出口连通，所述储液箱位于车刀的下侧以用于回收剪切增稠液，所述离心泵布置于输入管或者输出管上。
[0008]可选地，所述输入管或者输出管上还设有节流阀。
[0009]可选地，所述输入管上还设有蠕动泵。
[0010]可选地，所述超声辅助组件的振动频率为30～60kHz，振幅为4～8μm，最大超声输出功率50W～80W。
[0011]可选地，所述机床部件包括床身、与床身连接的主轴和旋转台，所述主轴用于装夹一工件，所述超声辅助组件设于所述旋转台的上方，所述工件包括塑性材料或脆性材料。
[0012]为解决现有技术的上述问题，本专利技术还提供一种基于剪切增稠抛光的超声辅助车削装置的应用方法，包括：S1、配置所述剪切增稠液并装入所述剪切增稠液循环组件中；S2、将被加工的工件安装在所述机床部件上，将所述车刀对准所述工件，开启所述超声辅助组件；S3、开启所述剪切增稠液循环组件，待循环稳定之后开始加工，并通过所述超声辅助组件通过控制车刀高频振动使车刀对工件进行车削时与剪切增稠液循环组件输送的剪切增稠液发生剪切增稠效应从而同时对工件表面进行抛光；S4、加工结束后，先关闭所述超声辅助组件，再关闭所述剪切增稠液循环组件。
[0013]可选地，步骤S1中配置的所述剪切增稠液按质量分数百分比计，其包含组分如下：20～30wt％纳米SiO2磨粒、30～40wt％高分子聚合物、0.1～0.5wt％松散剂、0.5～0.7wt％pH值调节剂，其余为去离子水；且调节所述剪切增稠液的pH值为6.5～7.5；所述纳米SiO2磨粒的粒径为30～80nm。
[0014]可选地，所述高分子聚合物为淀粉、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚丙烯酰胺中的至少一种。
[0015]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术的剪切增稠液在车刀的高频振动和材料的剪切去除作用下发生剪切增稠效应，进而对工件表面进行抛光，同时对车削过程产生的切削热进行冷却。可以理解，本专利技术结合超声辅助车削中形成的高频振动以及切削区的剪切力实现剪切增稠抛光，使得在切削加工的同时完成剪切增稠抛光，可用于硬脆材料的高精度加工，从而消除车削刀纹、提升工件表面质量、简化工艺流程、减少生产周期、提高生产效率。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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示出的结构获得其他的附图。
[0017]图1为本专利技术实施例中基于剪切增稠抛光的超声辅助车削装置的整体结构示意图。
[0018]附图标识说明：1、机床部件；11、床身；12、主轴；13、旋转台；2、工件；3、超声辅助组件；31、超声发生器；32、超声振动体；33、车刀；4、剪切增稠液循环组件；41、输入管；42、喷嘴；43、剪切增稠液；44、储液箱；45、输出管；46、节流阀；47、离心泵；48、超声分散部件；49、蠕动泵。
具体实施方式
[0019]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0020]本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、
ꢀ“
下”、“水平”、
ꢀ“
内”、
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外”、“顶”、“底”等指示方位或者位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0021]请参阅图1，本专利技术实施例提供一种基于剪切增稠抛光的超声辅助车削装置，包括机床部件1、超声辅助组件3和剪切增稠液循环组件4，超声辅助组件3安装于机床部件1上。超声辅助组件3包括车刀33，超声辅助组件3通过控制车刀33高频振动使车刀33对工件进行车削时与剪切增稠液循环组件4输送的剪切增稠液43发生剪切增稠效应从而同时对工件表面进行抛光。
[0022]超声辅助组件3还包括超声发生本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于剪切增稠抛光的超声辅助车削装置，其特征在于：包括机床部件（1）、超声辅助组件（3）和剪切增稠液循环组件（4），所述超声辅助组件（3）安装于所述机床部件（1）上；所述超声辅助组件（3）包括车刀（33），所述超声辅助组件（3）通过控制车刀（33）高频振动使车刀（33）对工件进行车削时与剪切增稠液循环组件（4）输送的剪切增稠液（43）发生剪切增稠效应从而同时对工件表面进行抛光。2.根据权利要求1所述的基于剪切增稠抛光的超声辅助车削装置，其特征在于：所述超声辅助组件（3）还包括超声发生器（31）及超声振动体（32），所述超声发生器（31）与所述超声振动体（32）连接，所述车刀（33）安装在所述超声振动体（32）上。3.根据权利要求1所述的基于剪切增稠抛光的超声辅助车削装置，其特征在于：所述剪切增稠液循环组件（4）包括输入管（41）、喷嘴（42）、储液箱（44）、输出管（45）、离心泵（47）和超声分散部件（48），所述喷嘴（42）位于车刀（33）的一侧，所述喷嘴（42）通过输入管（41）与超声分散部件（48）连接，所述超声分散部件（48）通过输出管（45）与储液箱（44）的输出口连通，所述储液箱（44）位于车刀（33）的下侧以用于回收剪切增稠液（43），所述离心泵（47）布置于输入管（41）或者输出管（45）上。4.根据权利要求3所述的基于剪切增稠抛光的超声辅助车削装置，其特征在于：所述输入管（41）或者输出管（45）上还设有节流阀（46）。5.根据权利要求3所述的基于剪切增稠抛光的超声辅助车削装置，其特征在于：所述输入管（41）上还设有蠕动泵（49）。6.根据权利要求1所述的基于剪切增稠抛光的超声辅助车削装置，其特征在于：所述超声辅助组件（3）的振动频率为30～60kHz，振幅为4～8μm...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖涛，李煌，彭小强，徐超，杜春阳，关超亮，刘俊峰，胡皓，熊玉朋，彭文祥，陈付磊，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：