專利名稱：聚光加熱切削工藝及其聚光裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及加熱切削工藝方法及其加熱裝置，特別是涉及聚光加熱切削工藝方法及其聚光加熱裝置。
已知的加熱切削工藝方法的加熱方式有電接觸電阻方式(陳定-《電接觸電阻加熱切削》-《安徽工學(xué)院學(xué)報》No3 1986)。這種加熱方式的加熱速度較慢，且不適用于切削具有斷續(xù)表面，不導(dǎo)電材料，鑄件或者毛坯件;等離子加熱方式(劉中青《等離子弧加熱切削技術(shù)》-《吉林工學(xué)院學(xué)報》No1 1986)。這種加熱方式的加熱功耗大，通常達(dá)數(shù)十千瓦，且不適用于切削非回轉(zhuǎn)體類零件;激光加熱方式(劉東華 丁黎光《激光輔助金屬切削技術(shù)》-《廣西工學(xué)院學(xué)報》No4 1988)。這種加熱方式的價格昂貴，轉(zhuǎn)換效率不高，功耗大，且作用空間大。
已知的聚光加熱方式，近年來在國外已被應(yīng)用于醫(yī)藥、衛(wèi)生、工程材料和科學(xué)研究等領(lǐng)域。例如金屬熔樣爐、高溫滅菌裝置、調(diào)整熱處理機(jī)和快速熱化學(xué)反應(yīng)裝置等，都采用了聚光加熱方式。
但是，采用聚光加熱方式進(jìn)行加熱切削現(xiàn)未見有文獻(xiàn)記載與報道。
本發(fā)明的目的是發(fā)明一種結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、操作方便的聚光加熱切削工藝及其聚光加熱裝置。
本發(fā)明的聚光加熱切削工藝方法采用的聚光加熱裝置，是由聚光器(4)及可調(diào)支架(5)組成(如

圖1)。其中聚光器裝在可調(diào)支架上。可調(diào)支架固定在機(jī)床大溜板(7)上。使聚光器與刀具保持同步運(yùn)動。聚光器(4)是由光源(1)、聚光罩(2)和可調(diào)燈座(3)組成。光源為輻射光源。聚光罩的內(nèi)表面可采用橢圓回轉(zhuǎn)曲面構(gòu)成，也可采用拋物面及一組凸透鏡構(gòu)成(見圖2)。光源(1)安裝在聚光罩(2)的焦點(diǎn)處，通過聚光罩把輻射光會聚于一點(diǎn)，形成微小光斑，以使工件表面瞬間局部加熱?？烧{(diào)支架(5)上下可以進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)切削不同直徑工件。可調(diào)燈座(3)可在支架(2)上沿自身光軸方向前后調(diào)整、沿水平方向調(diào)整和在垂直面內(nèi)轉(zhuǎn)動，以使光斑位置滿足加熱切削的需要。
本發(fā)明的聚光加熱切削工藝方法，是采用上述聚光加熱裝置來實(shí)現(xiàn)的。切削時，首先啟動聚光器(4)的光源(1)，調(diào)整可調(diào)燈座(3)，使會聚的光斑的強(qiáng)度達(dá)到最強(qiáng)，并使兩個聚光器的光斑交于一處。然后調(diào)整可調(diào)支架(5)，使會聚的光斑正好落在被切削工件的待加工表面上。再聯(lián)合調(diào)整可調(diào)燈座及可調(diào)支架，使光斑的位置在軸線方向略引前刀尖，在圓周方向與刀尖保持一小段距離。由于光斑處的能量高度集中，瞬間可使工件表面微區(qū)溫度達(dá)數(shù)百度，造成工件表面局部硬度下降，為切削創(chuàng)造了條件。啟動機(jī)床，光斑與刀具同步運(yùn)動，邊加熱，邊切削。還可以利用聚光加熱裝置，先將工件預(yù)熱，待工件表面達(dá)到一定溫度后，再啟動機(jī)床，進(jìn)行加熱切削。
為使切屑不傷害聚光器，可在刀具的前部裝上適當(dāng)?shù)姆佬及濉?br> 為了提高加熱溫度和升溫速度，可采用多個聚光器(4)，但注意它們相互不得干涉，不得妨礙刀架的調(diào)整，并與被切工件保持足夠空間距離。還可以在被加工的工件表面涂一層吸收劑，以提高吸熱率。另外也可以盡量增大聚光罩的包角(如圖3、4)，以減少熱能損失，提高光斑區(qū)的溫度。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于聚光加熱切削工藝方法為改善切削加工材料的可加工性提供了一種無環(huán)境污染、功耗小、結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉、操作方便的新型特種加工方法。聚光加熱切削的切削力比常規(guī)切削的切削力平均降低20%，刀具耐用度提高5倍以上。聚光加熱切削振動小，表面加工質(zhì)量較高。
實(shí)施例把前述聚光加熱裝置安裝在CA6140車床的大溜板上。
光源為兩個800瓦高效金屬鹵素?zé)?FLQ-800G)。
聚光罩內(nèi)表面為橢圓回轉(zhuǎn)體曲面。該曲面的軸剖面參數(shù)與方程為(x2/1002)+(y2/452)＝1z＝0在簡易數(shù)控機(jī)床上采用直線插補(bǔ)方法進(jìn)行加工。直線插補(bǔ)的計算精度δ≤0.001mm。曲面加工后，要進(jìn)行粗磨、精磨之后在機(jī)床上用拋光劑和絨布拋光。表面粗糙度Ra≤0.08μm。最后是鍍膜，采用真空鍍鋁膜，再鍍鈦保護(hù)膜。
被切削工件的材料為W18Cr4V，尺寸為φ15×300mm，淬火后整體硬度為HRC＞65。
切削用刀具為機(jī)械類固式外圓車刀，材料為YT15，幾何參數(shù)為γ0＝00，α0＝40，kr＝450，λs＝-20，kr＝80，α0＝40。
切削用量v＝30～90m/min，ap＝0.1～0.5mm，f＝0.08～0.3mm/r。
結(jié)果表明在上述條件下，切削力平均約降低20%，刀具的磨損明顯減慢，工件表面粗糙度降低約1級。
權(quán)利要求
1.一種聚光加熱切削工藝方法專用的聚光加熱裝置，其特征是由聚光器(4)和可調(diào)支架(5)組成。而聚光器是由光源(1)、聚光罩(2)和可調(diào)燈座(3)組成(見圖1)。光源為輻射光源。聚光罩內(nèi)表面采用橢圓回轉(zhuǎn)體曲面構(gòu)成，或者采用拋物面曲面(11)(圖2)和一組凸透鏡(12)構(gòu)成。光源安裝在聚光罩的焦點(diǎn)處，通過聚光器把輻射光會聚成溫度很高的微區(qū)光斑(6)，以實(shí)現(xiàn)局部加熱工件表面，進(jìn)行加熱切削。
2.一種聚光加熱切削工藝方法，其特征是聚光加熱裝置裝夾在機(jī)床大溜板上，切削時，啟動光源，調(diào)整可調(diào)燈座(3)及可調(diào)支架(5)，使光源的輻射光聚焦在被切削工件的待加工表面上，形成微區(qū)光斑(6)，并使光斑位置在軸向略引前刀尖，在圓周方向與刀尖有一小段距離。啟動機(jī)床，刀具與光斑同步運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)聚光加熱切削。
全文摘要
一種聚光加熱切削工藝專用聚光加熱裝置，是由聚光器和可調(diào)支架組成。而聚光器是由光源、聚光罩和可調(diào)燈座組成。光源為輻射光。聚光罩內(nèi)表面采用橢圓回轉(zhuǎn)體曲面構(gòu)成，或者采用拋物面曲面和一組凸透鏡構(gòu)成。使輻射光得到會聚，瞬間局部加熱工件表面，以實(shí)現(xiàn)加熱切削。一種聚光加熱切削工藝，是將聚光加熱裝置安裝在機(jī)床上，切削時啟動光源，通過調(diào)整可調(diào)燈座和可調(diào)支架，使光源的輻射光聚焦在工件的待加工表面上，并使聚焦的光斑處于一個適當(dāng)位置(略引前刀尖)。然后啟動機(jī)床，光斑與刀具同步運(yùn)動，進(jìn)行加熱切削。
文檔編號B23P25/00GK1077405SQ92106128
公開日1993年10月20日 申請日期1992年4月13日 優(yōu)先權(quán)日1992年4月13日
發(fā)明者石賡儒, 劉祥, 高霽 申請人:石賡儒, 劉祥, 高霽