阅读说明：本技术 激光超声复合车削加工装置 (Laser ultrasonic composite turning device ) 是由 吴贤 杜明扬 曾凯 李�远 沈剑云 刘力 于 2021-01-20 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种激光超声复合车削加工装置,包括超声振动系统、固定夹具、激光辅助系统、角度调节夹具以及四方刀架；所述固定夹具与所述角度调节夹具分别固定于所述四方刀架的前端和左侧,所述固定夹具夹紧所述超声振动系统,使所述超声振动系统与所述四方刀架的上表面所在平面之间具有一夹角,所述角度调节夹具夹紧所述激光辅助系统。应用本技术方案可实现降低切削抗力与刀具磨损,提高散热效率与加工精度。(The invention provides a laser ultrasonic composite turning device which comprises an ultrasonic vibration system, a fixing clamp, a laser auxiliary system, an angle adjusting clamp and a square tool rest, wherein the ultrasonic vibration system is arranged on the square tool rest; the fixed clamp and the angle adjusting clamp are respectively fixed at the front end and the left side of the square tool rest, the fixed clamp clamps the ultrasonic vibration system, so that an included angle is formed between the ultrasonic vibration system and the plane where the upper surface of the square tool rest is located, and the angle adjusting clamp clamps the laser auxiliary system. By applying the technical scheme, the cutting resistance and the cutter abrasion can be reduced, and the heat dissipation efficiency and the processing precision are improved.)

激光超声复合车削加工装置

技术领域

本发明涉及车削加工领域，具体是指一种激光超声复合车削加工装置。

背景技术

金属切削加工是一种利用切削刀具在工件表面去除一定的表面层，并能满足较高加工效率和表面质量的材料加工工艺。随着科学的进步，航空航天、医学器械、高速车辆制造、空间技术等领域对所使用的诸如硬质合金、陶瓷等材料的要求愈来愈高。而一般的硬质合金等硬脆性材料加工技术常采用金刚石刀具进行常规切削加工，常规切削加工为连续切削，材料硬度大而难加工，刀具受到的切削抗力大，并且金刚石刀具在红硬性方面表现不是很好，都会对刀具寿命以及加工表面质量造成不良影响，尤其加工表面容易出现裂纹等问题。同时会导致需要更多加工程序以弥补产生的表面裂纹，徒增加工制造的成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种激光超声复合车削加工装置，实现降低切削抗力与刀具磨损，提高散热效率与加工精度。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种激光超声复合车削加工装置，包括超声振动系统、固定夹具、激光辅助系统、角度调节夹具以及四方刀架；所述固定夹具与所述角度调节夹具分别固定于所述四方刀架的前端和左侧，所述固定夹具夹紧所述超声振动系统，使所述超声振动系统与所述四方刀架的上表面所在平面之间具有一夹角，所述角度调节夹具夹紧所述激光辅助系统。

在一较佳的实施例中，所述固定夹具包括矩形块、圆形套筒；所述矩形块沿水平方向固定于所述四方刀架的前端，所述圆形套筒的轴线与所述矩形块的上表面所在平面之间有所述夹角；所述圆形套筒的内侧设置有内环槽，所述内环槽用于固定所述超声振动系统。

在一较佳的实施例中，所述超声振动系统包括超声振子、刀具装夹槽以及法兰；所述超声振子上设置有缓冲片以及变幅杆；所述刀具装夹槽的侧面设置有一外接轴，所述缓冲片位于所述内环槽中，所述超声振子与所述矩形块的上表面所在平面之间设置有所述角度，所述变幅杆通过法兰与所述外接轴连接，所述外接轴的轴线与所述刀具装夹槽的上表面所在平面之间设置有所述夹角。

在一较佳的实施例中，所述角度调节夹具包括导轨、滑块、环形套筒及支撑杆；所述导轨固定于所述四方刀架的左侧；所述激光辅助系统固定于所述环形套筒中；所述滑块与所述导轨滑动连接；所述滑块固定连接所述支撑杆，所述支撑杆远离滑块的一端固定连接所述环形套筒。

在一较佳的实施例中，所述支撑杆包括第一支撑杆及第二支撑杆；所述第一支撑杆与第二支撑杆转动连接；所述第一支撑杆远离所述第二支撑杆的一端与所述滑块连接，所述第二支撑杆远离所述第一支撑杆的一端与所述环形套筒固定连接。

在一较佳的实施例中，所述夹角为30°。

相较于现有技术，本发明的技术方案具备以下有益效果：

本发明提供了一种激光超声复合车削加工装置，包括超声振动系统、固定夹具、激光辅助系统、角度调节夹具以及四方刀架，固定夹具和角度调节夹具通过螺栓分别固定在四方刀架的前端和左侧，超声振动系统通过固定夹具夹紧并与水平面有一夹角，大小为30°；角度调节夹具通过螺栓螺母将激光辅助系统固定；激光辅助系统投射出的激光在部分工件表层区域进行加热，软化工件表层材料，然后超声振动系统产生轴向和主切削力方向的二维振动进行辅助加工；本发明有利于降低切削抗力与刀具磨损，提高散热效率与加工精度。

附图说明

图1为本发明优选实施例中激光超声复合车削加工装置装配后的立体结构示意图；

图2为本发明优选实施例中激光超声复合车削加工装置的固定夹具的立体结构示意图；

图3为本发明优选实施例中激光超声复合车削加工装置的超声振动系统的结构示意图；

图4为本发明优选实施例中激光超声复合车削加工装置的超声振子的结构示意图；

图5为本发明优选实施例中激光超声复合车削加工装置的角度调节夹具结构示意图；

图6为本发明优选实施例中激光超声复合车削加工技术路线示意图。

具体实施方式

下文结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

请参考图1至图6，一种激光超声复合车削加工装置，该装置包括超声振动系统40、固定夹具50、激光辅助系统30、角度调节夹具20以及四方刀架10，固定夹具50和角度调节夹具20通过螺栓分别固定在四方刀架10的前端和左侧，超声振动系统40通过固定夹具50夹紧并与四方刀架10上表面所在平面之间有一夹角，大小为30°；激光辅助系统30通过角度调节夹具20夹紧；加工方法包括首先激光辅助系统30投射出的激光在部分工件60表层区域进行加热，然后超声振动系统40产生轴向和主切削力方向的二维振动进行辅助加工。

请参阅图1至图3，固定夹具50包括矩形块53、圆形套筒51，矩形块53通过螺栓水平固定在四方刀架10的前端；圆形套筒51的轴线与矩形块53上表面所在平面之间有一夹角，大小为30°；圆形套筒51内侧有内环槽52，内环槽52用于固定超声振动系统40。

请参阅图1至图4，超声振动系统40包括超声振子41、刀具装夹槽43以及法兰42，超声振子40上设置有缓冲片414，缓冲片414位于内环槽52中，超声振子41与矩形块53上表面所在平面之间有大小为30°的夹角。

请参阅图3至图4，超声振子41上设置有变幅杆415，刀具装夹槽43的侧面设置有一个外接轴431，变幅杆415通过法兰42与外接轴431连接，外接轴轴线与刀具装夹槽上表面所在平面之间有一夹角，大小为30°。

请参阅图1和图5，角度调节夹具20包括导轨22、滑块21、环形套筒24以及支撑杆23，导轨22通过螺栓固定在四方刀架10的左侧；激光辅助系统30通过螺栓螺母固定在环形套筒24中；滑块21与导轨22滑动连接。所述滑块21固定连接所述支撑杆23，所述支撑杆23远离滑块21的一端固定连接所述环形套筒24。所述支撑杆23包括第一支撑杆及第二支撑杆；所述第一支撑杆与第二支撑杆转动连接；所述第一支撑杆远离所述第二支撑杆的一端与所述滑块21连接，所述第二支撑杆远离所述第一支撑杆的一端与所述环形套筒24固定连接。

一种激光超声复合车削加工方法，包括以下步骤：：

步骤(1)、激光辅助系统30通过角度调节夹具20对准待加工工件60表面，激光辅助系统30投射出的激光在刀尖前工件60的部分表层区域加热；

步骤(2)、超声振动系统40产生轴向振动和主切削力方向振动的二维振动；

步骤(3)、激光辅助系统30与超声振动系统40，相互配合对工件进行复合车削。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均属于侵犯本发明保护范围的行为。