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超聲波振動切削(振動車削與振動鉆銑)技術

 公司專業從事束能金屬加工裝備,高束能系列產品:復合專用機床、振動車削、納米光整設備、抗疲勞制造裝置;與國內幾十院所達成技術成果轉化產品為主的高端技術企業,專業為航空航天、科研院所、軍工造船、軌道交通等國內外大型單位締造束能改性加工裝備,并提供完善解決方案;

外圓拋光機    

 公司具備人才、科研、網絡、營銷等全方位高強度競爭力的優勢。品創公司倡導改善工藝、降低成本、提高產能、增強產品競爭優勢,以科技為動力,不斷開發創新求發展,建立健全了嚴格的技術管理和質量保證體系協同發展。

  -----高束能納米技術,鑄造經典品質

  利用激活能和沖擊能的復合能量對零件切削加工,以每秒三萬次的頻率將能量打入工件內部實現多能切削,并使零件的表層晶格納米化排列達到鏡面加工,粗糙度Ra值可達0.80-0.10μm,完全實現以車帶磨;解決滲漏問題,耐磨性、耐腐蝕性能提高50%以上。代替了磨削和拋光工藝,減少二次、三次裝夾機來回搬運,效率提升在2左右。振動車削

一、振動切削裝置介紹

 振動切削是給刀具或者工件一方向施加一定的頻率和振動的振幅,以改善車學效能的切削方法,振動切削分為三種:

1、以斷削為目的,這時采用低頻率,最高頻率為幾百赫茲、最大可達到幾毫米大振幅的進刀方向振刀。

2、對難加工材料硬的、催的、黏的和細長軸、微小孔、薄壁件等精度要求高的零件,采用振動加工的方式。

3、以改善加工表面粗糙、精度、提高切削效率和擴大切削加工適應范圍為目的的振動切削方式,需要用高頻率、振動小大約在30um范圍內的振幅,經過表面在切削速度方向振動效果最佳?!?/span>

振動鉆銑

二、振動切削裝置

 振動切削系統主要通過電器控制系統將交流電50HZ,220v轉換成正弦電振蕩信號,換能器將電振蕩信號轉換為超聲頻機械振動,變幅桿將換能器的縱向振動放大后傳遞給超聲刀具進行振動切削;振動切削裝置的作用是使刀具獲得一定振幅的超聲頻機械振動,將超聲振動系統和刀具固定在刀架上實現超聲切削加工。振動切削可采用一三維加工,振動方式:

1. 縱向振動

2. 彎曲振動

3. 扭轉振動

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四、振動切削對特種材料的加工

隨著公司對高能束技術不斷的研發,就超聲振動切削技術的研發和推廣,振動切削技術廣泛應用在航空航天、國防工業、宇航工業、機械制造等領域聲學應用中,大量使用在耐熱鋼、鈦合金、高溫合金、不銹鋼、恒彈性合金、冷硬鑄鐵和工程陶瓷等材料中,這些材料具有耐熱性、耐腐蝕、高強度、優異的常溫和高溫力學性能,由于特出材料的強度高、導熱性能差、加工硬化強度傾向嚴重,其加工性僅為普通材料的30%-40%,用傳統的切削方法加工時切削用量小,刀具磨損嚴重,甚至無法進行切削,給切削加工帶來了很大的困難;硬的、脆的材料如:花崗巖、陶瓷、淬硬鋼的切削加工性就差了,公司對加工材料進行了大量的切削實驗,效果顯著;

超聲銑削

五、振動切削對普通材料的加工

超聲振動切削是使刀具以1-100KHz的頻率、沿切削方向高速振動的一種特種切削技術。超聲振動切削從微觀上看是一種脈沖切削,在一個振動周期中,刀具的有效切削時間很短,一個振動周期內絕大部分時間里刀具與工件、切屑完全分離,刀具與工件切屑斷續接觸,切削熱量大大減少,并且沒有普通切削時的“讓刀”現象。利用這種振動切削,在普通機床上就可以進行精密加工,工件的圓度、圓柱度、平面度、平行度、直線度等形位公差主要取決于機床主軸及導軌精度,最高可達到接近機床精度,使以車代磨、以鉆代鉸、以銑代磨效果。與高速硬切削相比,不需要過高的機床剛性,并且不破壞工件表面金相組織。在曲線輪廓零件的精加工中,可以借助數控機床進行仿形加工,可以節約高昂的數控磨床購置費用,車削后效果可以達到鏡面效果。

六、振動切削對加工精度的影響

1、切削尺寸精度。以使用一臺功率為150W左右的能力發生器和40KHZ的縱向振動切削裝置為例,可以超聲車削加工Φ0.2-1mm的小直徑零件,由于直徑小,切削速度轉速可以達到5000-20000轉/分鐘的生產效率,可以獲得很高的生產效率;超聲切削由于屬于振動切削,可以加工Φ1mm的不銹鋼零件,比普通切削所得尺寸精度高,實驗結果顯示,普通切削時隨著時間的延長,尺寸的分散,直徑逐步增大,尺寸誤差范圍為8um。振動切削,尺寸誤差范圍為3um,直徑的擴大量也比較小,振動切削不但提高工件的加工精度,還獲得了較高的表面粗糙度,提高了刀具的使用壽命。

圓度誤差。在切削速度等于28.6米/分鐘、進給量0.08mm/r、切削深度0.15mm、振動頻率為21.3KHZ、振幅12um的條件下,超聲切削40cr的圓度誤差為1.5um,同等技術參數下普通車削的誤差為8um;在切削速度等于29.4米/分鐘、進給量0.08mm/r、切削深度0.15mm、振動頻率為21.3KHZ、振幅12um的條件下,超聲切削1Cr18Ni9Ti的圓度誤差為2.2um,同等技術參數下普通車學的誤差為5um;

在一定切削范圍內,超聲振動切削的圓度誤差小于普通切削,振動切削的圓度誤差隨著切削速度的增大而增大,這是因為切削速度的增大時,分離時間短,切削時間增長,切削液及其空氣氧化層的潤滑作用減弱,刀具與切削之間的摩擦增大,切削變形隨之增大,切削力隨著增大,在加工中切削的誤差增大;實驗件對圓輥子,上下輥子直徑為50mm,內徑為30mm,上輥子寬度為8㎜,下輥子寬度為15mm,實驗材料為45#,表面粗糙度要求達到Ra0.2um?!?/span>

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七、振動切削參數

振動切削振動切削1535354984(1).png1535354984(1).png

八、振動切削綜合效應

1. 切削力小,約為普通刀具切削力的 1/3-1/10

2. 實現以車代磨,超精密鏡面加工,粗糙度可達Ra0.2微米。

3. 加工精度高

4. 切削溫度低,工件保持室溫狀態

5. 不易產生積屑瘤,工件變形小,沒有毛刺

6. 被加工零件的“剛性化”,即與普通切削相比,由于切削力的減小,相當于工件剛性提高

7. 加工過程穩定,有效消除顫振

8. 切削液的冷卻、潤滑作用提高

9. 刀具耐用度呈幾倍到幾十倍提高

10. 工件表面呈壓應力狀態,耐磨性、耐腐蝕性提高

11. 切削后的工件表面呈彩虹效果

12. 難加工材料切削:如耐熱鋼、鈦合金、恒彈性合金、高溫合金、

13. 不銹鋼、冷硬鑄鐵、工程陶瓷、復合材料和花崗巖等

14. 加工淬硬鋼零件及超硬零件,能得到很高的加工精度和表面質量:用硬質合金刀具可以很輕松地加工硬度達 HRC60 以上的淬

15. 硬鋼零件,如高速鋼、軸承鋼等;用 PCD 刀具加工硬質合金,大大提高刀具耐用度

16. 成型切削:利用成型切削刀具加工各種類型的輪廓曲面及內外球面、過度圓弧、錐面等

17. 細長桿件及薄壁件切削加工

18. 超細直徑零件切削加工

19. 超精密鏡面加工