声电协同切削装置和声电协同切削系统的制作方法

本发明涉及钛合金、钨合金等航空航天领域难加工金属材料的切削领域，尤其涉及声电协同切削装置和声电协同切削系统。

背景技术：

在金属材料切削加工领域，某些难加工的金属材料，比如钛合金和钨合金，由于硬度高，非常不易加工，或者加工硬化严重，造成切削力急剧增大，进而导致刀具损耗过快，增加了金属切削的成本。同时，难加工金属材料的加工效率低下。

技术实现要素：

本发明实施方式提供的声电协同切削装置，用于切削金属工件，包括基座，所述基座上间隔设置有多个可回转伸缩支架，

所述可回转伸缩支架包括支杆和回转臂，所述支杆固定连接所述基座，所述回转臂可升降地转动连接所述支杆，所述回转臂上设置有滚轮，所述滚轮和所述基座的上表面间隔设置，

所述可回转伸缩支架导电且和所述金属工件构成闭合回路。

本发明实施方式的声电协同切削装置，通过流经工件表面的电流的热效应，软化切削区材料，降低工件的切削抗力，提高难加工金属材料的切削效率。

在某些实施方式中，所述可回转伸缩支架上分别设置有脉冲电流正极接线处和脉冲电流负极接线处，所述脉冲电流频率为60-2000hz，脉宽为30-900μs，峰值电流为10-1000a。

在某些实施方式中，所述回转臂呈向远离所述基座突出的u型，所述滚轮设置在所述回转臂的末端。

在某些实施方式中，所述可回转伸缩支架和所述基座之间设置有绝缘陶瓷垫。

在某些实施方式中，所述基座自下而上依次包括底座、隔热板和冷却板，所述底座、隔热板、冷却板和所述可回转伸缩支架通过螺钉固定连接。

在某些实施方式中，所述隔热板为绝缘玻纤耐热板或隔热陶瓷板。

在某些实施方式中，所述冷却板的内部开设有迷宫式冷却回路，所述冷却板上设置有冷却管接头，所述冷却管接头连通所述迷宫式冷却回路。

本发明实施方式提供的声电协同切削系统，包括如上任一实施方式所述的声电协同切削装置和超声波刀具组件，所述超声波刀具组件位于所述基座的上表面的上方。

本发明实施方式的声电协同切削装置，通过流经工件表面的电流的热效应，软化切削区材料，降低工件的切削抗力，提高难加工金属材料的切削效率。同时，超声波刀具的介入使工件的加工表面的粗糙度、刀具磨损进一步降低，加工效率进一步得到提升。超声波刀柄涂设绝缘涂层，能防止脉冲电流在切削过程中通过刀具传导至加工中心主轴，对超声波刀具造成损坏。

在某些实施方式中，所述超声波刀具组件包括刀柄和刀头，所述刀头和所述刀柄连接的部分涂设有绝缘层。

本发明实施方式的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明实施方式的声电协同切削系统的平面结构示意图。

具体实施方式

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

请参阅图1，本发明实施方式提供的声电协同切削装置，用于切削金属工件5，包括基座1，基座1上间隔设置有多个可回转伸缩支架2。可回转伸缩支架2包括支杆21和回转臂22，支杆21固定连接基座1，回转臂22可升降地转动连接支杆21，回转臂22上设置有滚轮23，滚轮23和基座1的上表面间隔设置。可回转伸缩支架2导电且和金属工件5构成闭合回路。

本发明实施方式的声电协同切削装置，通过流经工件5表面的电流的热效应，软化切削区材料，降低工件5的切削抗力，提高难加工金属材料的切削效率。

具体地，支杆21内设置有弹簧结构，以实现回转臂22升降；回转臂22和支杆21通过轴承配合，以实现转动连接。

在基座1的上表面上放置好待切削的金属工件5后，回转臂22上的滚轮23压紧工件5，以保证可回转伸缩支架2和工件5紧密连接，形成闭合电路，避免断路。

在本实施方式中，可回转伸缩支架2有2个，分别设置在基座1的两端，待切削的金属工件5放置在两个可回转伸缩支架2之间。

在某些实施方式中，可回转伸缩支架2上分别设置有脉冲电流正极接线处和脉冲电流负极接线处，脉冲电流频率为60-2000hz，脉宽为30-900μs，峰值电流为10-1000a。

如此，上述范围大小的脉冲电流经过金属工件5时能保证使加工表面受热软化，减小加工难度，而不会因电流过大使工件5过度受热软化影响工件5品质。

在某些实施方式中，回转臂22呈向远离基座1突出的u型，滚轮23设置在回转臂22的末端。

如此，当待切削的工件5体积较大时，回转臂22不会影响工件5稳定放置到基座1上，工件5和回转臂22也不会产生干涉，避免影响闭合电路的畅通。

进一步地，滚轮23和工件5可发生相对滚动。当切削不同结构、不同体积的工件5时，可自由调节回转臂22和滚轮23的位置，保证滚轮23压紧工件5形成闭合电路，而不会因滚轮23和工件5之间的相对滑动在工件5表面造成损伤，影响工件5的质量。

在某些实施方式中，可回转伸缩支架2和基座1之间设置有绝缘陶瓷垫3。

如此，可回转伸缩支架2和基座1绝缘，避免可回转伸缩支架2通电工作时使基座1带电，影响加工安全性。

在某些实施方式中，基座1自下而上依次包括底座11、隔热板12和冷却板13，底座11、隔热板12、冷却板13和可回转伸缩支架2通过螺钉固定连接。

如此，切削工件5放置在冷却板13上，隔热板12位于冷却板13和底座11之间。切削工件5通电受热产生的多余热量，可以通过冷却板13传递走，避免工件5过热发生形变，影响工件5质量。

底座11、隔热板12、冷却板13和可回转伸缩支架2固定连接一体化，提升了声电协同切削装置的整体性，使声电协同切削装置更加便于移动。

在某些实施方式中，隔热板12为绝缘玻纤耐热板或隔热陶瓷板。

如此，隔热板12减少了工件5传递到底座11方向的热量，减少了底座11发热，保证了声电协同切削装置的使用体验。

在某些实施方式中，冷却板13的内部开设有迷宫式冷却回路，冷却板13上设置有冷却管接头131，冷却管接头131连通迷宫式冷却回路。

如此，冷却液体通过冷却管接头131循环流经冷却板13，将工件5传递给冷却板13的热量带走，保持工件5处于适当温度。

本发明实施方式提供的声电协同切削系统，包括如上任一实施方式的声电协同切削装置和超声波刀具组件4，超声波刀具组件4位于基座1的上表面的上方。

在某些实施方式中，超声波刀具组件4包括刀柄41和刀头42，刀头42和刀柄41连接的部分涂设有绝缘层43。

本发明实施方式的声电协同切削装置，利用电致塑性，通过流经工件5表面的电流的热效应，软化切削区材料，降低工件5的切削抗力，提高难加工金属材料的切削效率。同时，超声波刀具的介入使工件5的加工表面的粗糙度、刀具磨损进一步降低，加工效率进一步得到提升。超声波刀柄41涂设绝缘涂层，能防止脉冲电流在切削过程中通过刀具传导至加工中心主轴，对超声波刀具造成损坏。

综上所述，本发明实施方式的声电协同切削系统的工作原理和工作流程大致如下：

转动回转臂22，使工件5便于放置到冷却板13的上表面；

转动回转臂22，使滚轮23贴紧工件5的表面；

打开冷却板13内的冷却循环；

打开脉冲电源，通过脉冲电流正极接线处和脉冲电流负极接线处向工件5导入脉冲电流，使可回转伸缩支架2和工件5构成闭合电路；

启动超声波刀具组件4，刀头42接触工件5并对工件5进行切削；

切削完毕，刀头42脱离工件5，关闭超声波刀具组件4；

最后关闭脉冲电源，从冷却板13上取下工件5，完成对工件5的切削。

尽管已经示出和描述了本发明的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。