一种超声复合激光辅助车铣磨机床及加工方法技术

本发明专利技术提供了一种超声复合激光辅助车铣磨机床及加工方法，涉及机械加工技术领域，所述超声复合激光辅助车铣磨机床包括安装座、装夹机构、第一振动机构、第二振动机构以及激光加热机构。本发明专利技术的超声复合激光辅助车铣磨机床有效减少了工具磨损，提高了工件加工质量，同时，可避免加工过程中反复定位和装夹，减少了加工时间，提高了加工效率。提高了加工效率。提高了加工效率。

【技术实现步骤摘要】
一种超声复合激光辅助车铣磨机床及加工方法


[0001]本专利技术涉及机械加工
，具体而言，涉及一种超声复合激光辅助车铣磨机床及加工方法。

技术介绍

[0002]在机械加工领域，常采用切削的方式对工件进行减材加工。但是，当工件为表面硬脆的材料时，采用传统的切削方式会难以进行切削，切削力和切削振动均较大，从而容易导致切削工具磨损，工件表面的加工质量差。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在解决目前切削方式容易导致切削工具磨损，工件表面的加工质量差的问题。
[0004]为解决上述问题，本专利技术提供一种超声复合激光辅助车铣磨机床，包括：
[0005]安装座；
[0006]装夹机构，设于所述安装座，用于装夹工件并驱使所述工件相对于装夹机构绕第一水平轴线旋转或者装夹切削工具并驱使所述切削工具相对于所述装夹机构绕所述第一水平轴线旋转，所述装夹机构包括可绕所述第一水平轴线旋转的车削主轴以及设置于所述车削主轴端部的卡盘，所述卡盘具有第一轴向和第一径向；
[0007]第一振动机构，包括第一滑座和二维超声振动台，所述第一滑座安装于所述安装座，且用于相对于所述安装座沿第一水平方向和第二水平方向滑动，所述二维超声振动台设于所述第一滑座，用于供所述切削工具或所述工件安装，并用于沿所述第一轴向和所述第一径向振动，其中，所述第一水平方向与所述第一水平轴线平行，所述第二水平方向与所述第一水平方向垂直；
[0008]第二振动机构，包括第二滑座、旋转轴和超声振动刀柄，所述第二滑座安装于所述安装座，且用于相对于所述安装座沿第三水平方向、第一上下方向和第四水平方向滑动，所述旋转轴安装于所述第二滑座，且用于相对所述第二滑座绕第二水平轴线旋转，所述超声振动刀柄设于所述旋转轴，用于供所述切削工具安装，并用于沿第二上下方向振动，其中，所述第三水平方向与所述第一水平轴线平行，所述第四水平方向与所述第三水平方向垂直，所述第二水平轴线与所述第四水平方向垂直；以及
[0009]激光加热机构，用于对装夹于所述装夹机构的所述工件或者安装于所述二维超声振动台的所述工件进行激光加热。
[0010]与现有技术相比，本专利技术提供的一种超声复合激光辅助车铣磨机床，具有但不局限于以下技术效果：
[0011]本专利技术提供的超声复合激光辅助车铣磨机床中，由于激光加热机构可对对装夹于所述装夹机构的所述工件或者安装于所述二维超声振动台的所述工件进行激光加热，由此，通过对工件激光加热，使工件的待加工区域温度迅速升高，达到使工件材料软化，降低
工件表面硬脆性能，使得工件容易被切削，减少工具磨损，提高工件加工质量；此外，由于二维超声振动台可沿所述第一轴向和所述第一径向振动，使得二维超声振动台可带动其上的切削工具或工件进行沿第一轴向和第一径向这两个方向的二维超声振动，并且，由于超声振动刀柄可沿第二上下方向振动，使得超声振动刀柄可带动切削工具进行沿第二上下方向这一个方向的一维超声振动，在切削加工过程中，切削工具或工件的超声振动与机械切削相复合，使得切削工具与工件的接触状态和作用机制发生变化，既有机械切削带来的机械切削作用，又有超声振动带来的高频微撞击作用和超声空化作用，由此，改变了工件材料去除机理，降低了切削工具与工件之间的摩擦力，减少了切削工具与工件的接触时间，增强了切削工具对工件的切削去除作用，从而利于减小切削力，进一步减少工具磨损，提高工件加工质量；此外，由于装夹机构可装夹工件并驱使工件相对于装夹机构绕第一水平轴线旋转或者装夹切削工具并驱使切削工具相对于装夹机构绕第一水平轴线旋转，使得工件或切削工具均可装夹至装夹机构并进行旋转，同时，二维超声振动台可用于供所述切削工具或所述工件安装，使得工件或切削工具均可安装至二维超声振动台，同时，旋转轴可相对所述第二滑座绕第二水平轴线旋转，且旋转轴上的超声振动刀柄可用于供所述切削工具安装，使得切削工具能够安装至超声振动刀柄并进行旋转，由此，可组合形成多种加工方式，具体地，可在装夹机构装夹工件，在二维超声振动台安装车刀，以对工件进行二维振动车削，也可在装夹机构装夹工件，在超声振动刀柄上安装铣刀，以对工件进行一维振动铣削，也可在二维超声振动台上安装工件，在超声振动刀柄上安装铣刀，以对工件进行三维振动铣削，也可在二维超声振动台上安装工件，在装夹机构上装夹磨具，以对工件进行二维振动磨削，也可在二维超声振动台上安装工件，在超声振动刀柄上安装磨具，以对工件进行三维振动磨削，也就是说，既可对工件进行车削、铣削和磨削等多种操作，也可对工件进行一维、二维和三维等多种超声振动切削，避免加工过程中反复定位和装夹，减少了加工时间，提高了加工效率。综上，有效减少了工具磨损，提高了工件加工质量，同时，可避免加工过程中反复定位和装夹，减少了加工时间，提高了加工效率。
[0012]可选地，所述激光加热机构包括第三滑座和激光头，所述第三滑座设于所述安装座的上方，且用于沿第五水平方向和第三上下方向滑动，所述激光头设于所述第三滑座，其中，所述第五水平方向与所述第一水平轴线平行。
[0013]可选地，所述激光加热机构还包括龙门架、第一滑动模组和第二滑动模组，所述龙门架设于所述安装座的上端面，所述第一滑动模组设于所述龙门架的顶梁，且沿所述第五水平方向延伸，所述第二滑动模组沿所述第一滑动模组的长度方向可滑动地安装于所述第一滑动模组，且沿所述第三上下方向延伸；
[0014]所述第三滑座沿所述第二滑动模组的长度方向可滑动地安装于所述第二滑动模组。
[0015]可选地，所述第三滑座上设有第一旋转电机，所述第一旋转电机沿所述第三上下方向布置，所述第一旋转电机的输出轴上连接有第二旋转电机，所述第二旋转电机呈水平布置；
[0016]所述激光头连接于所述第二旋转电机的输出轴。
[0017]可选地，所述安装座的上端面设有第三滑动模组，所述第三滑动模组沿所述第一水平方向延伸，所述第三滑动模组上设有第四滑动模组，所述第四滑动模组沿所述第三滑
动模组的长度方向可滑动设置，且沿所述第二水平方向延伸；
[0018]所述第一滑座沿所述第四滑动模组的长度方向可滑动地安装于所述第四滑动模组。
[0019]可选地，所述安装座的上端面设有第五滑动模组，所述第五滑动模组沿所述第三水平方向延伸，所述第五滑动模组上设有第六滑动模组，所述第六滑动模组沿所述第五滑动模组的长度方向可滑动设置，且沿所述第一上下方向延伸，所述第六滑动模组上设有第七滑动模组，所述第七滑动模组沿所述第六滑动模组的长度方向可滑动设置，所述第七滑动模组上设有沿所述第四水平方向延伸的安装通道；
[0020]所述第二滑座沿所述安装通道的长度方向可滑动地安装于所述安装通道内。
[0021]另外，本专利技术还提供一种超声复合激光辅助加工方法，基于如上所述的超声复合激光辅助车铣磨机床，所述超声复合激光辅助加工方法包括：
[0022]获取工件的加工方案；
[0023]当所述加工方案为车削加工时，使用所述超声复合激光辅助车铣磨机床对所述工件进行二维本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超声复合激光辅助车铣磨机床，其特征在于，包括：安装座(1)；装夹机构(2)，设于所述安装座(1)，用于装夹工件并驱使所述工件相对于装夹机构(2)绕第一水平轴线旋转或者装夹切削工具并驱使所述切削工具相对于所述装夹机构(2)绕所述第一水平轴线旋转，所述装夹机构(2)包括可绕所述第一水平轴线旋转的车削主轴以及设置于所述车削主轴端部的卡盘，所述卡盘具有第一轴向和第一径向；第一振动机构(3)，包括第一滑座(31)和二维超声振动台(32)，所述第一滑座(31)安装于所述安装座(1)，且用于相对于所述安装座(1)沿第一水平方向和第二水平方向滑动，所述二维超声振动台(32)设于所述第一滑座(31)，用于供所述切削工具或所述工件安装，并用于沿所述第一轴向和所述第一径向振动，其中，所述第一水平方向与所述第一水平轴线平行，所述第二水平方向与所述第一水平方向垂直；第二振动机构(4)，包括第二滑座(41)、旋转轴(42)和超声振动刀柄(43)，所述第二滑座(41)安装于所述安装座(1)，且用于相对于所述安装座(1)沿第三水平方向、第一上下方向和第四水平方向滑动，所述旋转轴(42)安装于所述第二滑座(41)，且用于相对所述第二滑座(41)绕第二水平轴线旋转，所述超声振动刀柄(43)设于所述旋转轴(42)，用于供所述切削工具安装，并用于沿第二上下方向振动，其中，所述第三水平方向与所述第一水平轴线平行，所述第四水平方向与所述第三水平方向垂直，所述第二水平轴线与所述第四水平方向垂直；以及激光加热机构(5)，用于对装夹于所述装夹机构(2)的所述工件或者安装于所述二维超声振动台(32)的所述工件进行激光加热。2.根据权利要求1所述的超声复合激光辅助车铣磨机床，其特征在于，所述激光加热机构(5)包括第三滑座(51)和激光头(52)，所述第三滑座(51)设于所述安装座(1)的上方，且用于沿第五水平方向和第三上下方向滑动，所述激光头(52)设于所述第三滑座(51)，其中，所述第五水平方向与所述第一水平轴线平行。3.根据权利要求2所述的超声复合激光辅助车铣磨机床，其特征在于，所述激光加热机构(5)还包括龙门架(53)、第一滑动模组(54)和第二滑动模组(55)，所述龙门架(53)设于所述安装座(1)的上端面，所述第一滑动模组(54)设于所述龙门架(53)的顶梁，且沿所述第五水平方向延伸，所述第二滑动模组(55)沿所述第一滑动模组(54)的长度方向可滑动地安装于所述第一滑动模组(54)，且沿所述第三上下方向延伸；所述第三滑座(51)沿所述第二滑动模组(55)的长度方向可滑动地安装于所述第二滑动模组(55)。4.根据权利要求2所述的超声复合激光辅助车铣磨机床，其特征在于，所述第三滑座(51)上设有第一旋转电机(511)，所述第一旋转电机(511)沿所述第三上下方向布置，所述第一旋转电机(511)的输出轴上连接有第二旋转电机(512)，所述第二旋转电机(512)呈水平布置；所述激光头(52)连接于所述第二旋转电机(512)的输出轴。5.根据权利要求1所述的超声复合激光辅助车铣磨机床，其特征在于，所述安装座(1)...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨立军，李元，葛聪聪，杨丽诗，丁烨，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：