專利名稱：葉片表面超聲波加工工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在數(shù)控銑床(具有四軸以上聯(lián)動(dòng)功能)上對(duì)葉片表面進(jìn)行超聲波加工的工藝方法,屬于超聲波金屬表面加工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
葉片在很多機(jī)械設(shè)備上都會(huì)用到，如各種泵類、風(fēng)扇、汽輪機(jī)、水輪機(jī)、航空發(fā)動(dòng)機(jī)以及螺旋槳等，其葉型部分是葉片的工作部分。葉片的葉型既非平面，也非圓柱面，而是不規(guī)則的曲面。葉片表面的加工質(zhì)量(精度、硬度、表面粗糙度和紋理要求等)對(duì)設(shè)備的運(yùn)行效率、使用壽命等重要指標(biāo)都有著重要的影響。葉片是通過數(shù)控機(jī)床(多軸數(shù)控銑床)精加工而成，數(shù)控機(jī)床的主軸和工作臺(tái)的多個(gè)坐標(biāo)同時(shí)做線形插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)，使刀具按要求的空間軌跡走刀，完成對(duì)應(yīng)復(fù)雜曲面的加工。而通常銑削工藝加工出的葉片的表面比較粗糙、葉片表面質(zhì)量一般。而對(duì)金屬表面進(jìn)行超聲波加工能夠獲得低粗糙度值和高的表面質(zhì)量，并且具有效率高、成本低的特點(diǎn)。對(duì)金屬表面的超聲波加工是通過超聲波刀具完成的，不同的超聲波刀具可以加工不同形狀的表面，超聲波刀具可以直接安裝在相應(yīng)機(jī)床的主軸或刀架上，或者是安裝在超聲波加工裝置上，在機(jī)床超聲波加工裝置的帶動(dòng)下完成對(duì)金屬工件表面的超聲波加工。超聲波刀具也可以象其它刀具一樣安裝在加工中心或數(shù)控銑床的刀庫中，如中國(guó)專利文獻(xiàn)CN102259271A公開的《一種超聲波刀具在機(jī)床上的安裝方法》，與其它刀具一樣使用，對(duì)工件表面進(jìn)行超聲波加工。但是，《一種超聲波刀具在機(jī)床上的安裝方法》只是提供了超聲波刀具在加工中心或數(shù)控銑床上的安裝問題，沒有給出如何加工的工藝過程以及最佳的工藝參數(shù)，操作者只是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選擇，并不能使超聲波加工達(dá)到最佳效果，并且不能保證操作的安全性。中國(guó)專利文獻(xiàn)CN101941082A公開了一種《大缸徑液壓缸桿類外表面的超聲波加工方法》，包括順序進(jìn)行的以下工藝步驟:把超聲波刀具總成裝在普通機(jī)床的刀架上；將刀頭安裝在超聲波刀具總成上，調(diào)整滾珠；調(diào)整好滾珠后，驗(yàn)證刀頭是否起振；檢驗(yàn)好超聲波刀具總成后，把千分表裝在表架上，然后將千分表向超聲波刀具總成后蓋壓下0.1mm，并調(diào)整表盤到零位上，以便于讀取滾珠與機(jī)件表面靜壓力的大??；加工零件。CN101224532公開了一種《電站大型鏡板鏡面豪克能加工工藝》，包括以下步驟:(I)采用合適的刀具制作出符合圖紙要求的基本尺寸及形位公差和表面粗糙度達(dá)2.3 μ m 2.8 μ m的鏡板；(2)調(diào)整切削參數(shù):豪克能刀具加工的線速度調(diào)整為39m/min，走刀速度調(diào)整為0.3mm/r ； (3)使用豪克能刀具對(duì)步驟(I)加工形成的鏡板鏡面實(shí)施加工。上述超聲波加工方法中提到的加工過程和工藝參數(shù)都是針對(duì)特定工件提出的，并不能適用于在數(shù)控銑床上對(duì)葉片的超聲波加工。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有葉片在超聲波加工方面存在的不足，提供一種能夠提高葉片加工精度和表面質(zhì)量的葉片表面超聲波加工工藝。本發(fā)明的葉片表面超聲波加工工藝，包括以下步驟:
(1)將超聲波刀具安裝在數(shù)控銑床的主軸上，連接超聲波刀具與外部超聲波發(fā)生器之間的電纜線；
(2)工件表面在進(jìn)行超聲波加工之前，其表面粗糙度Ra值不大于6.3 μ m ;
(3)把葉片裝夾在數(shù)控銑床工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)軸上；
(4)啟動(dòng)數(shù)控統(tǒng)床,數(shù)控統(tǒng)床的主軸(主軸可以轉(zhuǎn)動(dòng)也可以不轉(zhuǎn)動(dòng))帶動(dòng)超聲波刀具作Z向運(yùn)動(dòng)(上下移動(dòng))，操作數(shù)控銑床工作臺(tái)(工作臺(tái)是根據(jù)預(yù)先按葉片形狀編制的程序來運(yùn)行的)，使葉片隨工作臺(tái)作X向和Y向運(yùn)動(dòng)(橫向和縱向運(yùn)動(dòng))，并隨工作臺(tái)上的旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，通過主軸的Z向運(yùn)動(dòng)使超聲波刀具與葉片表面接觸，并在加工過程中始終對(duì)葉片施加30Kg-250Kg的壓力，超聲波刀具隨數(shù)控銑床主軸作Z向運(yùn)動(dòng)，超聲波刀具的線速度為0.5m/min-10m/min,超聲波刀具的進(jìn)給量為0.0Smm-Q.85mm。步驟(4)中超聲波刀具與葉片表面可以是按法線方向接觸，以保證葉片經(jīng)超聲波加工后的效果均勻一致。按上述工藝對(duì)葉片表面進(jìn)行超聲波加工后，超聲波加工后達(dá)到的表面粗糙度值為Ra0.2以下，耐磨性提高50%以上，疲勞壽命提高6倍以上。本發(fā)明對(duì)葉片在數(shù)控銑床上進(jìn)行超聲波加工時(shí)的裝夾方式、工藝參數(shù)進(jìn)行了明確的制定，提高了葉片的加工效率，不產(chǎn)生環(huán)境污染，費(fèi)用低，保證了超聲波加工在最佳狀態(tài)下進(jìn)行，提聞了葉片的表面質(zhì)量。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的數(shù)控銑床葉片表面超聲波加工工藝，所用超聲波刀具的安裝可以參考按照CN102259271A公開的《一種超聲波刀具在機(jī)床上的安裝方法》，超聲波刀具上的刀頭可以采用CN201089076的《一種懸臂式光整加工刀頭》或CN201357303公開的《圓珠式超聲波加工刀頭》。葉片表面超聲波加工，具體包括以下步驟: (I)按照CN102259271A公開的《一種超聲波刀具在機(jī)床上的安裝方法》中提到的方法，將超聲波刀具安裝在數(shù)控銑床上，具體參見其說明書中的實(shí)施例2和實(shí)施例3。連接牢固超聲波刀具與外部超聲波發(fā)生器之間的電纜線。將超聲波刀具作為一把加工中心上所用的刀具，將超聲波刀具的外殼后部做成與加工中心上所用刀具的結(jié)構(gòu)一樣，可以將超聲波刀具放置在加工中心的刀庫中，通過加工中心的機(jī)械手將超聲波刀具在加工中心的主軸與刀庫之間轉(zhuǎn)換?；蛘呤菍⒊暡ǖ毒咦鳛橐话雁姷额愋?，將超聲波刀具的外殼后部做成銑刀刀柄結(jié)構(gòu)。(2)工件表面在進(jìn)行超聲波加工之前，其表面粗糙度達(dá)到Ra值不大于6.3 μ m ;
(3)把葉片裝夾在數(shù)控銑床工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)軸上，在加工過程中該旋轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)工件作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，采用一夾一頂?shù)难b夾方式，與在數(shù)控銑床上對(duì)葉片進(jìn)行銑削加工時(shí)的裝夾方式一樣；
(4)啟動(dòng)數(shù)控統(tǒng)床,數(shù)控統(tǒng)床的主軸(主軸可以轉(zhuǎn)動(dòng)也可以不轉(zhuǎn)動(dòng))帶動(dòng)超聲波刀具作Z向運(yùn)動(dòng)(上下移動(dòng))，操作數(shù)控銑床工作臺(tái)根據(jù)預(yù)先按葉片形狀編制的程序運(yùn)行，使葉片隨工作臺(tái)作X向和Y向運(yùn)動(dòng)(橫向和縱向運(yùn)動(dòng))，并隨工作臺(tái)上的旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使葉片與超聲波刀具盡量按法線方向接觸(數(shù)控機(jī)床的主軸和工作臺(tái)的多個(gè)坐標(biāo)同時(shí)做線形插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)，使刀具按葉片要求的空間軌跡走刀)，從而保證葉片經(jīng)超聲波加工后的效果均勻一致。通過主軸的Z向運(yùn)動(dòng)使超聲波刀具與葉片表面接觸，并在加工過程中始終對(duì)葉片施加一定的壓力，壓力范圍為30 - 250公斤。例如對(duì)下屬材質(zhì)所適用的壓力按下表中選
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權(quán)利要求
1.一種葉片表面超聲波加工工藝，其特征是:包括以下步驟: (1)將超聲波刀具安裝在數(shù)控銑床的主軸上，連接超聲波刀具與外部超聲波發(fā)生器之間的電纜線； (2)工件表面在進(jìn)行超聲波加工之前，其表面粗糙度Ra值不大于6.3 μ m ; (3)把葉片裝夾在數(shù)控銑床工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)軸上； (4)啟動(dòng)數(shù)控銑床，數(shù)控銑床的主軸帶動(dòng)超聲波刀具作Z向運(yùn)動(dòng)，操作數(shù)控銑床工作臺(tái)，使葉片隨工作臺(tái)作X向和Y向運(yùn)動(dòng)，并隨工作臺(tái)上的旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，通過主軸的Z向運(yùn)動(dòng)使超聲波刀具與葉片表面接觸，并在加工過程中始終對(duì)葉片施加30Kg-250Kg的壓力，超聲波刀具隨數(shù)控銑床主軸作Z向運(yùn)動(dòng)，超聲波刀具的線速度為0.5m/min-10m/min，超聲波刀具的進(jìn)給量為0.05mm-0.85mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的葉片表面超聲波加工工藝，其特征是:所述步驟(4)中超聲波刀具與葉片表面是按法線方向接觸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的葉片表面超聲波加工工藝，其特征是:所述步驟(4)中超聲波刀具對(duì)葉片施加的壓力，根據(jù)材質(zhì)按下表選取.:_
全文摘要
本發(fā)明提供一種葉片表面超聲波加工工藝，包括以下步驟(1)將超聲波刀具安裝在數(shù)控銑床的主軸上；(2)工件表面在進(jìn)行超聲波加工之前，其表面粗糙度達(dá)到Ra值不大于6.3μm；(3)把葉片裝夾在數(shù)控銑床工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)軸上；(4)啟動(dòng)數(shù)控銑床，操作數(shù)控銑床工作臺(tái)，使葉片隨工作臺(tái)作X向和Y向運(yùn)動(dòng)，并隨工作臺(tái)上的旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，通過主軸的Z向運(yùn)動(dòng)使超聲波刀具與葉片表面接觸，并在加工過程中始終對(duì)葉片施加壓力，超聲波刀具隨數(shù)控銑床主軸作Z向運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明對(duì)葉片在數(shù)控銑床上進(jìn)行超聲波加工時(shí)的裝夾方式、工藝參數(shù)進(jìn)行了明確的制定，提高了葉片的加工效率，不產(chǎn)生環(huán)境污染，費(fèi)用低，保證了超聲波加工在最佳狀態(tài)下進(jìn)行，提高了葉片的表面質(zhì)量。
文檔編號(hào)B23P9/00GK103111791SQ20131003145
公開日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2013年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月28日
發(fā)明者趙顯華, 王愛福 申請(qǐng)人:趙顯華