数控旋转超声加工机床研制及其工艺实验.pdf

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1、《电加工与模具)2013年第4期设计·研究数控旋转超声加工机床研制及其工艺实验唐勇军，郭钟宁，张永俊，陈猛(广东工业大学机电工程学院，广东广州510006)摘要：硬脆材料的应用需求日趋强烈，旋转超声加工技术被视为其最佳的制造工艺手段之一，而国内旋转超声加工机床的核心技术相对滞后。针对三轴数控旋转超声加工机床进行了系统研究。提出了一种工具头振动和工作台振动的新型结构机床，并研制出一台旋转超声加工专机。该机床可实现超声磨削、超声铣削、超声钻削和传统的拷贝式超声加工等功能。在系统工艺实验的基础上，总结出了最优的工艺参数规律，并进行大量的验证性超声加工实验，加工出了陶瓷材料、磁性材料、大理石和玻璃材料

2、等工件，形状特征包括复杂三维型腔、异形盲孔等，验证了该机床的良好性能。关键词：旋转超声加工；超声铣削；超声磨削；硬脆材料；工艺实验中图分类号：TG663文献标识码：A文章编号：1009—279X(2013)04—0046—05DevelopmentofCNCRotaryUltrasonicMachiningToolandExperimentalStudyonProcessTangYongjun，GuoZhongning，ZhangYongjun，ChenMeng(GuangdongUniversityofTechnology，Guangzhou510006，China)Abstract：Bri

3、ttlematerialsarewidelyusedinmanyfields，androtaryultrasonicmachining(RUM)isregardedasoneofthebestmanufacturingprocesses，however，thekeytechnologiesinthiskindofmachiningtoolareundevelopedinChina．ThethreeaxiscomputernumericalcontrolRUMmachiningtoolisdeveloped，withanewstructureoftoolvibrationandworktable

4、vibrationinthispaper．Themachiningtoolcancompleteultrasonicgrinding，ultrasonicmilling，ultrasonicdrilling，andcopytypeultrasonicmachining．Aftertheoptimalprocessparametersareachieved，alotoffeasibilityexperimentsarecarriedoutonceramic，magneticmaterial，marble，andglass．ThemachiningtoolSexcellentperformance

5、sareverifiedbymachiningtheworkpieceswithcomplex3Dcavitiesandirregularblindholes．Keywords：rotaryultrasonicmachining(RUM)；ultrasonicmilling；ultrasonicgrinding；hardandbrittlematerials；processexperiment目前，硬脆材料在航空航天、精密机械、生物医佳工艺手段之一【，包括超声磨削加工、超声铣削学、电子等行业被广泛应用。它具有良好的热稳定加工、超声钻削加工等多种工艺方法问。性和耐磨性，但这些优越性能不利于其高效

6、、低成在旋转超声加工机床方面。主要有德国DMG本制造。旋转超声加工被认为是加工硬脆材料的最超声加工机床，其加工性能优越，但价格昂贵，且多项核心技术一直保密。国内的旋转超声加工机床至收稿日期：2o13—05—06今仍未见商业化产品问世，只有少数几家高校研制基金项目：国家自然科学基金资助项目(51275097)，机械系统与振出实验性样机，而其大规模、工业化推广尚有多项动国家重点实验室开放基金资助项目(MSV一2013—08)，技术瓶颈未被攻克[5-7]。据文献报道。国内旋转超声广东省科技厅粤港关键领域重点突破基金资助项目(2006A15101004)，广州市科技计划资助项目(20o9z2一加工机床

7、的研究仅限于基础理论和加工圆孑L等简D611)单形状的工件，鲜有国产超声波机床能加工出完整第一作者简介：唐勇军，男，1975年生，副教授。的三维硬脆材料工件[8-91。·-——46-——设计·研究《电加工与模具))2013年第4期近年来。以陶瓷为典型代表的硬脆材料应用需求13刀柄的更换由气泵驱动打刀缸来完成．工作液循环趋强烈，研制出具有自主知识产权的高性能旋转超由水泵及其辅助系统进行控制。声加工机