一種高速脈動(dòng)式車削加工裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種高速脈動(dòng)式車削加工裝置。該裝置中，刀具采用鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)或套軸結(jié)構(gòu)，利用該裝置進(jìn)行車削時(shí)，刀具與工件的接觸方式由持續(xù)接觸式改進(jìn)為脈動(dòng)接觸式，刀刃與工件的相對(duì)線切削速度大于工件的表面線速度，因此提高了車削線速度、節(jié)約了能耗、降低車削過程中的熱量、延長(zhǎng)了刀具的使用壽命，具有良好的應(yīng)用前景。
【專利說明】一種高速脈動(dòng)式車削加工裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于車削加工【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種高速脈動(dòng)式車削加工裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]車削是一種常見的切削加工方法，在切削生產(chǎn)中占有十分重要的地位，該方法是在車床上利用主軸使工件相對(duì)固定刀具進(jìn)行旋轉(zhuǎn)而對(duì)工件進(jìn)行切削。因此，在車削過程中，刀具的刀刃和工件的接觸方式一般為單點(diǎn)持續(xù)接觸式。
[0003]但是，這種單點(diǎn)連續(xù)接觸的車削方式存在的不足是車削線速度低。尤其是當(dāng)需要車削大型工件時(shí)，例如大型船只的傳動(dòng)軸、發(fā)電機(jī)組的主軸、航空發(fā)動(dòng)機(jī)中心軸等部件，由于工件尺寸大，普通車削機(jī)床(簡(jiǎn)稱“車床”)難以加工，需要使用重型車床。在重型車床中，由于待加工工件的尺寸較大，若主軸以高速旋轉(zhuǎn)，一方面將增大主軸負(fù)擔(dān)，對(duì)電動(dòng)機(jī)和主軸零部件性能提出更高要求，一方面由于功耗隨著轉(zhuǎn)速的平方成比例增加，轉(zhuǎn)速提高導(dǎo)致耗費(fèi)大量能源，增加車床的生產(chǎn)與運(yùn)行成本。因此，與主軸轉(zhuǎn)速一般在500RPM以上的中型和小型車床相比，重型車床在車削大型工件時(shí)，主軸的轉(zhuǎn)速一般低至50RPM以內(nèi)，利用固定的車削刀具對(duì)低速旋轉(zhuǎn)的工件進(jìn)行車削。
[0004]主軸轉(zhuǎn)速低將產(chǎn)生如下問題:(I)刀具相對(duì)工件的線切削速度低，即車削線速度低，導(dǎo)致加工周期漫長(zhǎng)；(2)當(dāng)線切削速度低時(shí)，車削力大，刀具磨損嚴(yán)重，影響切削加工質(zhì)量，尤其是對(duì)高硬度、高粘性、高脆性等材料的切削質(zhì)量大大降低。熊楚楊等人在文獻(xiàn):關(guān)于Salomon假設(shè)的研究綜述，航天制造技術(shù)，2007.中的研究也表明，刀具相對(duì)工件的線切削速度提高，則出現(xiàn)切削力下降、可車削材料范圍擴(kuò)大、車削加工質(zhì)量提高、加工產(chǎn)熱降低等一系列優(yōu)點(diǎn)。
[0005]另外，單點(diǎn)連續(xù)接觸的車削方式中，刀具和工件摩擦產(chǎn)生熱量不易散失。尤其是在重型車床中，由于工件尺寸大、重量大，刀具和工件摩擦產(chǎn)生大量的熱量，這些熱量會(huì)導(dǎo)致以下問題:(1)刀具磨損加快，點(diǎn)接觸退化為線接觸甚至面接觸，切削力隨之增大；(2)刀具發(fā)生熱變形，影響加工精度；(3)切屑溫度升高，在刀具上形成積屑瘤，再次影響刀具精度。目前，在實(shí)際車削加工過程中，一般采用施加冷卻液來降低摩擦、帶走熱量。但是，由于單點(diǎn)連續(xù)接觸式的車削工藝中切削接觸點(diǎn)面積有限，因此很難被有效冷卻，冷卻效果不佳。
[0006]此外，當(dāng)前的車削技術(shù)主要針對(duì)金屬工件，而對(duì)脆性材料或超硬材料的加工能力不足，對(duì)粘性材料(如銅等)，以及導(dǎo)熱性差的材料(如鈦合金等)的加工則出現(xiàn)黏刀和熱損等一系列問題。尤其是在重型車床中，主軸轉(zhuǎn)速較低，對(duì)脆性材料、超硬材料、粘性材料以及導(dǎo)熱性差的材料的加工質(zhì)量則更加有待提高。
[0007]因此，如何改進(jìn)現(xiàn)有的車削工藝，尤其是重型車床中對(duì)大尺寸工件的車削加工工藝是本領(lǐng)域科技工作者的重點(diǎn)研究課題之一。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0008]針對(duì)上述現(xiàn)有車削技術(shù)中存在的不足之處，本實(shí)用新型旨在提供一種高速脈動(dòng)式車削加工裝置，該裝置能夠在車床主軸轉(zhuǎn)速相對(duì)較低的情況下，實(shí)現(xiàn)高速線切削速度，從而提高車削效率、延長(zhǎng)刀具使用壽命、擴(kuò)大可加工材料范圍，以及降低加工成本，尤其適用于重型車床對(duì)大尺寸、高質(zhì)量的大型工件的車削加工。
[0009]為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本實(shí)用新型的技術(shù)思路是:在車削過程中，使刀刃呈“運(yùn)動(dòng)”狀態(tài)，刀刃對(duì)工件的線車削速度由刀刃運(yùn)動(dòng)與工件轉(zhuǎn)動(dòng)共同提供，即刀刃對(duì)工件的的線切削速度由刀刃線速度和工件表面線速度組成，因此刀刃對(duì)工件的線切削速度大于工件的表面線速度；并且，刀刃上的某一點(diǎn)與工件的接觸方式由持續(xù)接觸式改變?yōu)槊}動(dòng)接觸式，即，對(duì)刀刃上的某一接觸點(diǎn)而言，其與工件的接觸是間歇性的，也就是說，當(dāng)該接觸點(diǎn)與工件進(jìn)行一次接觸后，經(jīng)過一定時(shí)間間隔之后再進(jìn)行下一次接觸。
[0010]為此，本實(shí)用新型提供的一種技術(shù)方案為:一種高速脈動(dòng)式車削加工裝置，包括主軸、工件與刀具，工件在主軸的帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，刀具的刀刃與工件相接觸進(jìn)行車削，其特征是:所述的刀具為鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，即，刀具由刀鏈、傳動(dòng)裝置以及若干個(gè)刀刃組成，刀刃安裝在刀鏈上；工作狀態(tài)時(shí)，傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)，刀鏈隨傳動(dòng)裝置而運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)刀刃運(yùn)動(dòng)，即，刀刃呈“運(yùn)動(dòng)”狀態(tài)，該運(yùn)動(dòng)的刀刃與工件接觸進(jìn)行車削時(shí)，刀刃對(duì)工件的線車削速度由刀刃運(yùn)動(dòng)與工件轉(zhuǎn)動(dòng)共同提供，即刀刃對(duì)工件的的線切削速度由刀刃線速度和工件表面線速度組成，因此刀刃對(duì)工件的線切削速度大于工件的表面線速度；并且，刀刃上的某一點(diǎn)與工件的接觸方式為脈動(dòng)接觸式。
[0011]作為優(yōu)選，刀刃間隔均勻地設(shè)置在刀鏈上。
[0012]作為優(yōu)選，傳動(dòng)裝置采用至少兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)輪構(gòu)成，工作狀態(tài)時(shí)，工件位于刀鏈外側(cè)、彼此相鄰的轉(zhuǎn)動(dòng)輪之間，轉(zhuǎn)動(dòng)輪進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)刀鏈運(yùn)動(dòng)，從而使刀刃在與工件接觸進(jìn)行車削時(shí)呈運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
[0013]作為優(yōu)選，該鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)的刀具可以是如下幾種。
[0014](I)鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)一
[0015]如圖1所示，該結(jié)構(gòu)包括轉(zhuǎn)動(dòng)輪與刀鏈4。轉(zhuǎn)動(dòng)輪包括主動(dòng)輪2與從動(dòng)輪3。刀鏈4的放大圖如圖2所示，包括鉸鏈6和鏈節(jié)7，鏈節(jié)7由鉸鏈6連接，刀刃5安裝在鏈節(jié)7上。工作狀態(tài)時(shí)，工件I位于刀鏈4外側(cè)、主動(dòng)輪2與從動(dòng)輪3之間，主動(dòng)輪2與從動(dòng)輪3進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)刀鏈4運(yùn)動(dòng)，從而使刀刃5在與工件接觸進(jìn)行車削時(shí)呈直線運(yùn)動(dòng)。
[0016]該結(jié)構(gòu)中，主動(dòng)輪2和從動(dòng)輪3可根據(jù)具體加工要求修改到合適尺寸，實(shí)現(xiàn)刀具的小型化和輕量化；可通過增減鏈節(jié)7調(diào)整刀鏈4的長(zhǎng)度，因此能夠根據(jù)具體加工需求自主便捷地調(diào)節(jié)刀具，實(shí)現(xiàn)刀具小型化和輕量化。
[0017](2)鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)二
[0018]如圖3所示，該結(jié)構(gòu)是上述圖1所示鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)的一種變形，包括主動(dòng)輪2、至少兩個(gè)導(dǎo)向輪8和刀鏈4，刀刃5安裝在刀鏈4上，導(dǎo)向輪8之間的間距可調(diào)，并且導(dǎo)向輪8和主動(dòng)輪2之間的間距可調(diào)。工作狀態(tài)時(shí)，工件I位于兩個(gè)導(dǎo)向輪8之間，主動(dòng)輪2轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)向輪8隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)刀鏈4運(yùn)動(dòng)，從而使刀鏈4上的刀刃在與工件接觸進(jìn)行車削時(shí)呈直線運(yùn)動(dòng)。
[0019]圖4是導(dǎo)向輪8與刀鏈4部分的俯視圖，該圖顯示了圖3中導(dǎo)向輪8與刀鏈4的安裝關(guān)系。圖4中工字型的導(dǎo)向輪兩端凸緣20限制了鉸鏈6的運(yùn)動(dòng)范圍，保證導(dǎo)向輪8的導(dǎo)向作用。
[0020]這種結(jié)構(gòu)便于將刀刃伸入工件I的常規(guī)加工難以觸及的區(qū)域，可在精密加工中滿足高指向性的加工要求。
[0021](3)鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)三
[0022]如圖5所示，該結(jié)構(gòu)是上述圖1所示鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)的另一種變形，包括主動(dòng)輪2、從動(dòng)輪3、兩個(gè)導(dǎo)向輪8和刀鏈4，刀刃安裝在刀鏈4上，兩個(gè)導(dǎo)向輪8位于主動(dòng)輪2與從動(dòng)輪3之間，兩個(gè)導(dǎo)向輪8之間的間距可調(diào)，用以調(diào)整刀鏈4之間的間距。工作狀態(tài)時(shí)，工件I位于從動(dòng)輪3 —側(cè)，與經(jīng)過從動(dòng)輪3 —側(cè)的刀刃接觸進(jìn)行車削，相比于如圖3所示的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)更加能夠縮小加工接觸區(qū)域，滿足精密加工中更高指向性的加工要求，同時(shí)在從動(dòng)輪3和導(dǎo)向輪8之間的刀鏈4部分可提供直線脈動(dòng)加工。
[0023]該結(jié)構(gòu)中，由于刀刃5面向?qū)蜉?，因此在工作狀態(tài)時(shí)，為了避免導(dǎo)向輪8阻礙刀鏈4的運(yùn)動(dòng)，將導(dǎo)向輪8的結(jié)構(gòu)以及其與刀鏈4的安裝進(jìn)行了改進(jìn)，圖6是導(dǎo)向輪8與刀鏈4部分的俯視圖，該圖顯示了導(dǎo)向輪8的結(jié)構(gòu)及其與刀鏈4的安裝關(guān)系。與圖4中的工字型導(dǎo)向輪相比，該圖6由中的導(dǎo)向輪的凸緣20部分由第一凸緣21與第二凸緣22組成，第一凸緣21與第二凸緣22直徑不同，重疊放置；第一凸緣21用于限制鉸鏈6的運(yùn)動(dòng)范圍，保證導(dǎo)向輪8的導(dǎo)向作用；第二凸緣22為刀刃5的運(yùn)動(dòng)提供通過空間。
[0024]上述鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)一、二、三中，作為優(yōu)選，與從動(dòng)輪相比，主動(dòng)輪直徑較大，因此在電機(jī)帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)作用下成為線速度放大裝置，該線速度轉(zhuǎn)移到刀具上，從而能夠進(jìn)一步提高車削線速度。例如，使用300毫米直徑的主動(dòng)輪盤，可以相對(duì)20毫米直徑的從動(dòng)輪盤放大線速度15倍，對(duì)電主軸的要求大大降低，用中低速電機(jī)即可實(shí)現(xiàn)超高速車削的目標(biāo)。
[0025]本實(shí)用新型提供的另一種技術(shù)方案為:一種高速脈動(dòng)式車削加工裝置，包括主軸、工件與刀具，工件在主軸的帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，刀具的刀刃與工件相接觸進(jìn)行車削，其特征是:所述的刀具為套軸結(jié)構(gòu)，即:刀刃為若干個(gè)，分布于圓形裝置周緣，工作狀態(tài)時(shí)，連接軸轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)圓盤刀刃轉(zhuǎn)動(dòng)，該轉(zhuǎn)動(dòng)的圓盤刀刃與工件接觸進(jìn)行車削時(shí)，圓盤刀刃對(duì)工件的線切削速度大于工件的表面線速度，并且圓盤刀刃上的某一點(diǎn)與工件的接觸方式為脈動(dòng)接觸式。
[0026]作為優(yōu)選，該套軸結(jié)構(gòu)的刀具可以是如下幾種:
[0027](I)套軸結(jié)構(gòu)一
[0028]如圖7所示，該結(jié)構(gòu)中包括主動(dòng)輪2、從動(dòng)輪3、傳動(dòng)帶9與刀刃，刀刃位于圓盤周緣形成圓盤刀刃11，圓盤刀刃與從動(dòng)輪3同軸。在驅(qū)動(dòng)電機(jī)作用下主動(dòng)輪2旋轉(zhuǎn)，從動(dòng)輪3隨之旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)圓盤刀具11旋轉(zhuǎn)。
[0029]該結(jié)構(gòu)中，刀刃呈高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并且能夠調(diào)整主動(dòng)輪和從動(dòng)輪的直徑比值，從而進(jìn)一步提高刀刃對(duì)工件的線切削速率。例如，主動(dòng)輪直徑為500毫米，從動(dòng)輪直徑為100毫米，則與電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)圓盤刀刃相比，其線速度將提高5倍。另外，該主動(dòng)輪和從動(dòng)輪之間的動(dòng)力傳遞方式不限，可以是帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)等。
[0030](2)套軸結(jié)構(gòu)二
[0031]該結(jié)構(gòu)如圖8所示，刀刃為若干個(gè)，分布于圓盤周緣形成圓盤刀刃；刀具包括連接軸10、套接在連接軸10上的若干個(gè)圓盤刀刃，其直徑漸變，稱為“直徑漸變式圓盤刀刃”。其中，圓盤刀刃片數(shù)可根據(jù)實(shí)際加工需求進(jìn)行調(diào)整。圖8中，左圖為示意圖，右圖為建模示意圖。該圓盤刀刃11由鎖緊螺母12鎖緊。工作狀態(tài)時(shí)，連接軸10在驅(qū)動(dòng)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)各圓盤刀刃11進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
[0032]該結(jié)構(gòu)具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0033]I)傳動(dòng)裝置簡(jiǎn)化為刀具驅(qū)動(dòng)電機(jī)主軸；
[0034]2)在一次加工過程中，由小直徑圓盤刀刃負(fù)責(zé)粗加工，大直徑圓盤刀刃負(fù)責(zé)精加工，因此該結(jié)構(gòu)可在一次加工過程中實(shí)現(xiàn)粗加工和精加工同步完成；
[0035]3)并且，隨著刀具直徑的增加，精加工程度逐漸增加；
[0036]4)各圓盤刀刃與工件的接觸方式為脈動(dòng)接觸式，在車削過程中刀具的溫度變化較小、受力較小，因此，從溫度升高與受力情況而言，采用該套接結(jié)構(gòu)的復(fù)合圓盤刀刃是完全可行的。
[0037]另外，如圖9所示，本實(shí)用性的高速脈動(dòng)式車削加工裝置還包括主軸驅(qū)動(dòng)組件、主軸轉(zhuǎn)動(dòng)控制單元、刀具驅(qū)動(dòng)組件、刀具運(yùn)動(dòng)控制單元；主軸轉(zhuǎn)動(dòng)控制單元向主軸驅(qū)動(dòng)組件發(fā)送控制信號(hào)，主軸驅(qū)動(dòng)組件帶動(dòng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)；刀具運(yùn)動(dòng)控制單元向刀具驅(qū)動(dòng)組件發(fā)送控制信號(hào)，刀具驅(qū)動(dòng)組件為刀具提供動(dòng)力。
[0038]對(duì)于上述鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)的刀具和套軸結(jié)構(gòu)的第(I)種刀具，刀具驅(qū)動(dòng)組件驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)裝置進(jìn)行運(yùn)動(dòng)；對(duì)于上述套軸結(jié)構(gòu)的第(2)種刀具，刀具驅(qū)動(dòng)組件驅(qū)動(dòng)套軸裝置進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。
[0039]為了進(jìn)一步避免切削過程中產(chǎn)生的熱量，上述兩種高速脈動(dòng)式車削加工裝置中還優(yōu)選包括冷卻系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)包括冷卻控制單元與冷卻組件。不僅在車削過程中，而且在車削前后，冷卻控制單元均向冷卻組件發(fā)送控制信號(hào)，冷卻組件對(duì)刀刃進(jìn)行冷卻，從而保證刀刃絕大多數(shù)時(shí)間處于常溫或低溫狀態(tài)，僅在與工件接觸、進(jìn)行車削的短時(shí)間內(nèi)存在小幅度溫升，而該小幅度的升溫通過空氣冷卻、主動(dòng)施加的介質(zhì)冷卻等令熱量無法積累，從而保證了刀刃的剛度和壽命。其中，車削前后以及車削過程中進(jìn)行冷卻的冷卻手段不限，包括介質(zhì)冷卻，例如空氣冷卻、液氮冷卻等氣體介質(zhì)冷卻，也包括冷卻液冷卻等。該車削前后的冷卻施加方式不限，可以向刀刃噴灑冷卻介質(zhì)，也可將刀刃穿過冷卻介質(zhì)等。
[0040]考慮到陶瓷等脆性材料以及淬硬合金等超高硬度材料在車削過程中難加工的問題，在上述車削前后和車削過程中對(duì)刀刃進(jìn)行冷卻的優(yōu)選措施下，上述兩種高速脈動(dòng)式車削加工裝置中還優(yōu)選包括加熱控制單元、加熱組件，以及溫度控制單元，溫度控制單元包括溫度傳感器，用于獲得工件和刀刃溫度，并將該溫度信號(hào)反饋至冷卻控制單元與加熱控制單元。在車削之前和車削過程中，加熱控制單元向加熱組件發(fā)送控制信號(hào)，加熱組件對(duì)工件表面進(jìn)行加熱對(duì)工件材料進(jìn)行升溫處理，使工件材料表層柔化，從而當(dāng)?shù)度袑?duì)表層材料進(jìn)行高速切削時(shí)，一方面使工件的總體性能不受太大影響，另一方面由于結(jié)合車削過程中對(duì)刀刃的冷卻措施，避免了由于升溫對(duì)刀刃造成耐熱負(fù)擔(dān)，降低刀刃使用壽命的問題。
[0041]例如，對(duì)氧化鋁陶瓷棒材進(jìn)行車削之前，首先通過二極管激光器將該棒材進(jìn)行快速升溫，使溫度達(dá)到融化點(diǎn)以下200度左右，可以將該陶瓷材料表層柔化，使其切削力相對(duì)室溫大大降低，從而降低車削時(shí)刀刃損耗。
[0042]所述的升溫方法不限，包括激光加熱法、電熱絲加熱法等。
[0043]溫度控制單元與其它組成部分的關(guān)系如圖10所示。為了減少或消除環(huán)境溫度變化對(duì)加工精度的影響，溫度控制單元還包括環(huán)境溫度傳感器與溫度補(bǔ)償模塊，環(huán)境溫度傳感器監(jiān)測(cè)工作環(huán)境溫度，并將溫度數(shù)據(jù)輸送至溫度補(bǔ)償模塊，溫度補(bǔ)償模塊根據(jù)溫度補(bǔ)償算法計(jì)算出溫度補(bǔ)償數(shù)據(jù)并傳遞至主軸轉(zhuǎn)動(dòng)控制單元與刀具運(yùn)動(dòng)控制單元，用于調(diào)整主軸轉(zhuǎn)動(dòng)速度、刀刃運(yùn)動(dòng)速度等參數(shù)。
[0044]如圖11所示，冷卻系統(tǒng)包括冷卻控制單元和冷卻組件，冷卻控制單元在溫度控制單元的輔助下，控制工件和刀刃的溫度。冷卻組件包括但不僅限于冷卻泵、冷卻劑、冷卻導(dǎo)管等。根據(jù)溫度控制單元獲得的工件和刀刃溫度，冷卻控制單元控制冷卻組件工作，例如控制冷卻泵的啟停，冷卻劑的輸出速度等，組成冷卻閉環(huán)控制。
[0045]當(dāng)?shù)毒邽樯鲜鎏纵S結(jié)構(gòu)的第(2)種刀具時(shí)，作為一種實(shí)現(xiàn)方式，刀具與部分冷卻組件的安裝結(jié)構(gòu)如圖12所示。此處使用伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)14驅(qū)動(dòng)刀具，伺服電機(jī)14通過電機(jī)支架13連接在運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)上，電機(jī)軸通過套筒15帶動(dòng)刀具轉(zhuǎn)動(dòng)，刀具護(hù)罩17以半包裹狀態(tài)安裝在伺服電機(jī)14和電機(jī)支架13外，冷卻導(dǎo)管19通過冷卻管支架18安裝在刀具護(hù)罩17上，并穿過刀具護(hù)罩17上的小孔將冷卻導(dǎo)管19出口引致刀具16的刀刃處，確保冷卻輸送到位。
[0046]綜上所述，利用本實(shí)用新型的車削加工裝置進(jìn)行車削具有如下有益效果:
[0047](一 )高速脈動(dòng)接觸式
[0048]利用現(xiàn)有的車削加工裝置進(jìn)行車削時(shí)，刀刃上的接觸點(diǎn)與工件的接觸方式為持續(xù)點(diǎn)接觸，即稱為持續(xù)點(diǎn)接觸式的車削加工。利用本實(shí)用新型的車削加工裝置進(jìn)行車削時(shí)，刀刃相對(duì)工件進(jìn)行“運(yùn)動(dòng)”，使刀刃對(duì)工件的線切削速率大于旋轉(zhuǎn)工件的表面線速度；并且，刀刃上的接觸點(diǎn)與工件的接觸方式由持續(xù)接觸式改變?yōu)槊}動(dòng)接觸式，故稱為高速脈動(dòng)接觸式。
[0049]與持續(xù)點(diǎn)接觸式相比,該高速脈動(dòng)接觸式具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0050](I)提高了車削線速度、節(jié)約了能耗
[0051]在相同主軸載荷下，有效提高了車削線速度。而相對(duì)于車床而言，刀具一般尺寸小、質(zhì)量輕，能夠在較小的能耗下實(shí)現(xiàn)高速旋轉(zhuǎn)，因此，與通過提高主軸轉(zhuǎn)速而提高車削線速度相比，該方法在極小的能耗下實(shí)現(xiàn)了高速車削；
[0052]以某型號(hào)重型機(jī)床為例，其最大可加工工件的直徑為2500mm,最大轉(zhuǎn)速90r/min,主電機(jī)功率為75kw，則當(dāng)它以最大轉(zhuǎn)速加工最大工件時(shí)，刀刃的線速度為11.78m/s ;當(dāng)采用本實(shí)用新型的方法，使用直徑為300mm的刀刃，當(dāng)工件以5r/min速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，則工件表面線速度為0.65m/s，刀刃轉(zhuǎn)速僅需708r/min即可實(shí)現(xiàn)與前者相同的線速度；當(dāng)?shù)度修D(zhuǎn)速為9000RPM時(shí)，則可以實(shí)現(xiàn)2700米/分鐘的高速切削速度，即主軸轉(zhuǎn)速為前者的1/18，而刀刃以最大轉(zhuǎn)速時(shí)的電機(jī)功率小于5kw。
[0053](2)刀刃對(duì)工件的線切削速度提高
[0054]一方面降低了刀刃與工件接觸時(shí)的切削力，延長(zhǎng)了刀刃的使用壽命，另一方面擴(kuò)大了可車削材料范圍，提高了車削加工質(zhì)量。
[0055](3)有利于降低車削過程中的熱量
[0056]持續(xù)點(diǎn)接觸式的切削方式中，刀刃的有效切削刃始終與工件接觸，持續(xù)的摩擦導(dǎo)致熱量的產(chǎn)生并積累；而本實(shí)用新型的車削過程中，刀刃與工件為脈動(dòng)式接觸，刀刃的接觸點(diǎn)與工件為脈動(dòng)、有間隔的接觸摩擦，因此摩擦產(chǎn)生的熱量存在散發(fā)的時(shí)間，有效避免了熱量積累。因此，對(duì)于鋁、銅、普通碳鋼等材料可以不施加冷卻液，只靠高速運(yùn)動(dòng)附帶的空冷效應(yīng)就可以持續(xù)加工，而不出現(xiàn)黏刀現(xiàn)象。
[0057]實(shí)驗(yàn)證實(shí)，采用本實(shí)用新型的高速脈動(dòng)式車削方法對(duì)硅膠、銅、鋁、304不銹鋼成功實(shí)現(xiàn)了干式空冷車削，通過對(duì)車削過程中的溫度監(jiān)測(cè)，表明工件溫度與環(huán)境溫度相近，從而驗(yàn)證了上述論斷。
[0058]經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，對(duì)銅和硅膠材料的加工，常規(guī)車削會(huì)出現(xiàn)車屑纏繞或由于柔性而難以加工等難題，采用本實(shí)用新型的高速脈動(dòng)式車削方法，一方面能夠?qū)⒐ぜ牧贤耆邢鳛榉勰?，另一方面能夠使工件溫升小?0攝氏度。
[0059](4)設(shè)備成本低、加工效率高
[0060]對(duì)主軸電機(jī)的要求較低，使設(shè)備成本大幅降低；縮短了加工周期，提高了加工效率。
[0061]( 二 )進(jìn)一步地，本實(shí)用新型的車削加工裝置還包括冷卻系統(tǒng)，在刀刃與工件相接觸進(jìn)行車削的前后以及車削過程中對(duì)刀刃采取冷卻措施，從而進(jìn)一步避免了熱量積累，保證了刀刃的剛度和壽命；
[0062](三)更進(jìn)一步地，本實(shí)用新型的車削加工裝置還包括加熱系統(tǒng)，在車削之前和車削過程中，對(duì)工件材料進(jìn)行升溫處理，從而在避免刀刃耐熱負(fù)擔(dān)的條件下，柔化工件材料表層，進(jìn)一步降低切削力，尤其適用于脆性材料及超高硬度材料。
[0063](四)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，刀具設(shè)計(jì)多樣化，能夠滿足不同應(yīng)用需求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0064]圖1是本實(shí)用新型高速脈動(dòng)式車削加工裝置中鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)刀具的結(jié)構(gòu)示意圖之一；
[0065]圖2是圖1中的刀鏈的放大圖；
[0066]圖3是本實(shí)用新型高速脈動(dòng)式車削加工裝置中鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)刀具的結(jié)構(gòu)示意圖之二 ；
[0067]圖4是圖3中導(dǎo)向輪與刀鏈部分的俯視圖；
[0068]圖5是本實(shí)用新型高速脈動(dòng)式車削加工裝置中鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)刀具的結(jié)構(gòu)示意圖之三；
[0069]圖6是圖5中導(dǎo)向輪與刀鏈部分的俯視圖；
[0070]圖7是本實(shí)用新型高速脈動(dòng)式車削加工裝置中套軸結(jié)構(gòu)刀具的結(jié)構(gòu)示意圖之一；
[0071]圖8是本實(shí)用新型高速脈動(dòng)式車削加工裝置中套軸結(jié)構(gòu)刀具的結(jié)構(gòu)示意圖之二 ；
[0072]圖9是本實(shí)用新型高速脈動(dòng)式車削加工裝置的功能結(jié)構(gòu)示意圖；
[0073]圖10是圖9中環(huán)境溫度傳感器與溫度補(bǔ)償模塊的功能結(jié)構(gòu)示意圖；
[0074]圖11是本實(shí)用新型高速脈動(dòng)式車削加工裝置中冷卻系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)示意圖；
[0075]圖12是具有圖8所示結(jié)構(gòu)的刀具與部分冷卻組件的安裝結(jié)構(gòu)之一。

【具體實(shí)施方式】
[0076]以下將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明，需要指出的是，以下所述實(shí)施例旨在便于對(duì)本實(shí)用新型的理解，而對(duì)其不起任何限定作用。
[0077]圖1-12中的附圖標(biāo)記為:工件1、主動(dòng)輪2、從動(dòng)輪3、刀鏈4、刀刃5、鉸鏈6、鏈節(jié)7，導(dǎo)向輪8、傳動(dòng)帶9、連接軸1、圓盤刀刃11、鎖緊螺母12、電機(jī)支架13、伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)14、套筒15、驅(qū)動(dòng)刀具16、刀具護(hù)罩17、冷卻管支架18、冷卻導(dǎo)管19、凸緣20、第一凸緣21、第二凸緣22。
[0078]實(shí)施例1:
[0079]本實(shí)施例中，高速脈動(dòng)式車削加工裝置的功能結(jié)構(gòu)示意圖如圖9所示，包括主軸、主軸驅(qū)動(dòng)組件、主軸轉(zhuǎn)動(dòng)控制單元、刀具、刀具驅(qū)動(dòng)組件、刀具運(yùn)動(dòng)控制單元。
[0080]主軸轉(zhuǎn)動(dòng)控制單元向主軸驅(qū)動(dòng)組件發(fā)送控制信號(hào)，主軸驅(qū)動(dòng)組件帶動(dòng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)工件轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0081]刀具運(yùn)動(dòng)控制單元向刀具驅(qū)動(dòng)組件發(fā)送控制信號(hào)，刀具驅(qū)動(dòng)組件為刀具提供動(dòng)力，帶動(dòng)刀刃運(yùn)動(dòng)。
[0082]該高速脈動(dòng)式車削加工裝置還包括冷卻控制單元、冷卻組件、加熱控制單元、加熱組件，以及溫度控制單元。
[0083]在車削前后和車削過程中，冷卻控制單元向冷卻組件發(fā)送控制信號(hào)，冷卻組件對(duì)刀刃進(jìn)行冷卻，同時(shí)，由于溫度控制單元包括溫度傳感器，用于獲得工件和刀刃溫度，并將該溫度信號(hào)反饋至冷卻控制單元，從而保證刀刃絕大多數(shù)時(shí)間處于常溫或低溫狀態(tài)，僅在與工件接觸、進(jìn)行車削的短時(shí)間內(nèi)存在小幅度溫度升高，而該小幅度的升溫通過空氣冷卻、主動(dòng)施加的介質(zhì)冷卻等令熱量無法積累，從而保證了刀刃的剛度和壽命。其中，冷卻手段不限，包括介質(zhì)冷卻，例如空氣冷卻、液氮冷卻等氣體介質(zhì)冷卻，也包括冷卻液冷卻等；卻施加方式不限，可以向刀刃噴灑冷卻介質(zhì)，也可將刀刃穿過冷卻介質(zhì)等。
[0084]在車削前后和車削過程中，加熱控制單元向加熱組件發(fā)送控制信號(hào)，加熱組件對(duì)工件表面進(jìn)行加熱，使工件材料表層柔化，同時(shí)，由于溫度控制單元包括溫度傳感器，用于獲得工件和刀刃溫度，并將該溫度信號(hào)反饋至加熱控制單元，從而在刀刃對(duì)表層材料進(jìn)行高速切削時(shí)，一方面使工件的總體性能不受太大影響，另一方面由于結(jié)合車削過程中對(duì)刀刃的冷卻措施，避免了由于升溫對(duì)刀刃造成耐熱負(fù)擔(dān)，降低刀刃使用壽命的問題。
[0085]其中，溫度控制單元與其它組成部分的關(guān)系如圖10所示。為了減少或消除環(huán)境溫度變化對(duì)加工精度的影響，溫度控制單元還包括環(huán)境溫度傳感器與溫度補(bǔ)償模塊，環(huán)境溫度傳感器監(jiān)測(cè)工作環(huán)境溫度，并將溫度數(shù)據(jù)輸送至溫度補(bǔ)償模塊，溫度補(bǔ)償模塊根據(jù)溫度補(bǔ)償算法計(jì)算出溫度補(bǔ)償數(shù)據(jù)并傳遞至主軸轉(zhuǎn)動(dòng)控制單元與刀具運(yùn)動(dòng)控制單元，用于調(diào)整主軸轉(zhuǎn)動(dòng)速度、刀刃運(yùn)動(dòng)速度等參數(shù)。
[0086]如圖11所示，冷卻系統(tǒng)包括冷卻控制單元和冷卻組件，冷卻控制單元在溫度控制單元的輔助下，控制刀刃溫度。冷卻組件包括冷卻泵、冷卻劑、冷卻導(dǎo)管等。根據(jù)溫度控制單元獲得的刀刃溫度，冷卻控制單元控制冷卻組件工作，例如控制冷卻泵的啟停，冷卻劑的輸出速度等，組成冷卻閉環(huán)控制。
[0087]本實(shí)施例中，刀具為鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，由刀鏈、傳動(dòng)裝置以及若干個(gè)刀刃組成，刀刃安裝在刀鏈上。具體結(jié)構(gòu)如圖1所示，傳動(dòng)裝置由主動(dòng)輪2與從動(dòng)輪3組成,主動(dòng)輪2與從動(dòng)輪
3的直徑不相同。刀鏈4的放大圖如圖2所示，刀鏈4包括鉸鏈6和鏈節(jié)7，鏈節(jié)7由鉸鏈6連接，刀刃5安裝在鏈節(jié)7上。
[0088]工作狀態(tài)時(shí)，工件I位于刀鏈4外側(cè)、主動(dòng)輪2與從動(dòng)輪3之間，主動(dòng)輪2與從動(dòng)輪3進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)刀鏈4運(yùn)動(dòng)，從而使刀刃5在與工件接觸進(jìn)行車削時(shí)呈直線運(yùn)動(dòng)。即，在車削過程中，刀刃5對(duì)工件I的線切削速度由刀刃5的線速度和工件I的表面線速度組成，因此刀刃5對(duì)工件I的表面線切削速度大于工件I的表面線速度；并且，刀刃5上的接觸點(diǎn)與工件I的接觸方式為脈動(dòng)接觸式。
[0089]該結(jié)構(gòu)中，主動(dòng)輪2和從動(dòng)輪3可根據(jù)具體加工要求修改到合適尺寸，實(shí)現(xiàn)刀具的小型化和輕量化；可通過增減鏈節(jié)7調(diào)整刀鏈4的長(zhǎng)度，因此能夠根據(jù)具體加工需求自主便捷地調(diào)節(jié)刀具，實(shí)現(xiàn)刀具小型化和輕量化。
[0090]實(shí)施例2:
[0091]本實(shí)施例中，高速脈動(dòng)式車削加工裝置的功能結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1相同。所不同的是，刀具采用圖3所示的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)。即，刀具包括主動(dòng)輪2、兩個(gè)導(dǎo)向輪8和刀鏈4，刀刃5安裝在刀鏈4上，導(dǎo)向輪8之間的間距可調(diào)，并且導(dǎo)向輪8和主動(dòng)輪2之間的間距可調(diào)。
[0092]工作狀態(tài)時(shí)，工件I位于兩個(gè)導(dǎo)向輪8之間，主動(dòng)輪2轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)向輪8隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)刀鏈4運(yùn)動(dòng)，從而使刀鏈4上的刀刃在與工件接觸進(jìn)行車削時(shí)呈直線運(yùn)動(dòng)。即，在車削過程中，刀刃5對(duì)工件I的線切削速度由刀刃5的線速度和工件I的表面線速度組成，因此刀刃5對(duì)工件I的表面線切削速度大于工件I的表面線速度；并且，刀刃5上的接觸點(diǎn)與工件I的接觸方式為脈動(dòng)接觸式。
[0093]圖4是導(dǎo)向輪8與刀鏈4部分的俯視圖，該圖顯示了圖3中導(dǎo)向輪8與刀鏈4的安裝關(guān)系。圖4中工字型的導(dǎo)向輪兩端凸緣20限制了鉸鏈6的運(yùn)動(dòng)范圍，保證導(dǎo)向輪8的導(dǎo)向作用。
[0094]這種結(jié)構(gòu)便于將刀刃伸入工件I的常規(guī)加工難以觸及的區(qū)域，可在精密加工中滿足高指向性的加工要求。
[0095]實(shí)施例3:
[0096]本實(shí)施例中，高速脈動(dòng)式車削加工裝置的功能結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1相同。所不同的是，刀具采用圖5所示的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)。即，刀具包括主動(dòng)輪2、從動(dòng)輪3、兩個(gè)導(dǎo)向輪8和刀鏈4，刀刃安裝在刀鏈4上，兩個(gè)導(dǎo)向輪8位于主動(dòng)輪2與從動(dòng)輪3之間，兩個(gè)導(dǎo)向輪8之間的間距可調(diào)，用以調(diào)整刀鏈4之間的間距。
[0097]工作狀態(tài)時(shí)，工件I位于從動(dòng)輪3 —側(cè)，主動(dòng)輪2與從動(dòng)輪3進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)刀鏈4運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)向輪8隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使刀鏈4上的刀刃在與工件接觸進(jìn)行車削時(shí)呈運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。即，在車削過程中，刀刃5對(duì)工件I的線切削速度由刀刃5的線速度和工件I的表面線速度組成，因此刀刃5對(duì)工件I的表面線切削速度大于工件I的表面線速度；并且，刀刃5上的接觸點(diǎn)與工件I的接觸方式為脈動(dòng)接觸式。
[0098]相比于如圖3所示的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)中，將導(dǎo)向輪8的結(jié)構(gòu)以及其與刀鏈4的安裝進(jìn)行了改進(jìn)，圖6是導(dǎo)向輪8與刀鏈4部分的俯視圖，該圖顯示了導(dǎo)向輪8的結(jié)構(gòu)及其與刀鏈4的安裝關(guān)系。與圖4中的工字型導(dǎo)向輪相比，該圖6由中的導(dǎo)向輪的凸緣20部分由第一凸緣21與第二凸緣22組成，第一凸緣21與第二凸緣22直徑不同，重疊放置；第一凸緣21用于限制鉸鏈6的運(yùn)動(dòng)范圍，保證了導(dǎo)向輪8的導(dǎo)向作用；第二凸緣22的設(shè)置為刀刃5的運(yùn)動(dòng)提供了通過空間，因此在工作狀態(tài)時(shí)能夠避免導(dǎo)向輪8阻礙刀鏈4的運(yùn)動(dòng)。另外，該結(jié)構(gòu)更加能夠縮小加工接觸區(qū)域，滿足精密加工中更高指向性的加工要求，同時(shí)在從動(dòng)輪3和導(dǎo)向輪8之間的刀鏈4部分可提供直線脈動(dòng)加工。
[0099]實(shí)施例4:
[0100]本實(shí)施例中，高速脈動(dòng)式車削加工裝置的功能結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1相同。所不同的是，刀具采用圖7所示的套軸結(jié)構(gòu)的刀具，包括主動(dòng)輪2、從動(dòng)輪3、傳動(dòng)帶9與若干刀刃，刀刃位于圓盤周緣形成圓盤刀刃11，圓盤刀刃與從動(dòng)輪3同軸。
[0101]工作狀態(tài)時(shí)，在驅(qū)動(dòng)電機(jī)作用下主動(dòng)輪2旋轉(zhuǎn)，從動(dòng)輪3隨之旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)圓盤刀具11旋轉(zhuǎn)。即，在工件I與圓盤刀刃11相接觸進(jìn)行車削的過程中，圓盤刀刃11呈旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，圓盤刀刃11對(duì)工件I的線切削速度由圓盤刀刃11的線速度和工件I的表面線速度組成，因此圓盤刀刃11對(duì)工件I的表面線切削速度大于工件I的表面線速度；并且，圓盤刀刃11上的接觸點(diǎn)與工件1的接觸方式為脈動(dòng)接觸式。
[0102]實(shí)施例5:
[0103]本實(shí)施例中，高速脈動(dòng)式車削加工裝置的功能結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1相同。所不同的是，刀具采用圖8所示的套軸結(jié)構(gòu)的刀具。該結(jié)構(gòu)中，刀具包括多個(gè)同軸套接在連接軸10上的圓盤刀刃11，其直徑漸變，稱為“直徑漸變式圓盤刀刃”。圖8中，左圖為示意圖，右圖為建模示意圖。該圓盤刀刃11由鎖緊螺母12鎖緊。
[0104]該刀具與冷卻組件的安裝結(jié)構(gòu)如圖12所示，使用伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)14驅(qū)動(dòng)刀具，伺服電機(jī)14通過電機(jī)支架13連接在運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)上，電機(jī)軸通過套筒15帶動(dòng)刀具轉(zhuǎn)動(dòng)，刀具護(hù)罩17以半包裹狀態(tài)安裝在伺服電機(jī)14和電機(jī)支架13外，冷卻導(dǎo)管19通過冷卻管支架18安裝在刀具護(hù)罩17上，并穿過刀具護(hù)罩17上的小孔將冷卻導(dǎo)管19出口引致刀刃處，確保冷卻輸送到位。
[0105]工作狀態(tài)時(shí)，連接軸10在驅(qū)動(dòng)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)各圓盤刀刃11進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。即，在工件1與圓盤刀刃11相接觸進(jìn)行車削的過程中，圓盤刀刃11呈旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，圓盤刀刃11對(duì)工件1的線切削速度由圓盤刀刃11的線速度和工件1的表面線速度組成，因此圓盤刀刃11對(duì)工件1的表面線切削速度大于工件1的表面線速度；并且，圓盤刀刃11上的接觸點(diǎn)與工件1的接觸方式為脈動(dòng)接觸式。
[0106]另外，與實(shí)施例4中所示的刀具結(jié)構(gòu)相比，該刀具結(jié)構(gòu)具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0107]1)傳動(dòng)裝置簡(jiǎn)化為刀具驅(qū)動(dòng)電機(jī)主軸；
[0108]2)在一次加工過程中，由小直徑圓盤刀刃負(fù)責(zé)粗加工，大直徑圓盤刀刃負(fù)責(zé)精加工，因此該結(jié)構(gòu)可在一次加工過程中實(shí)現(xiàn)粗加工和精加工同步完成；
[0109]3)并且，隨著刀具直徑的增加，精加工程度逐漸增加；
[0110]4)各圓盤刀刃與工件的接觸方式為脈動(dòng)接觸式，在車削過程中刀具的溫度變化較小、受力較小，因此，從溫度升高與受力情況而言，采用該套接結(jié)構(gòu)的復(fù)合圓盤刀刃是完全可行的。
[0111]以上所述的實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行了詳細(xì)說明，應(yīng)理解的是以上所述僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施例，并不用于限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的原則范圍內(nèi)所做的任何修改、補(bǔ)充或類似方式替代等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種高速脈動(dòng)式車削加工裝置，包括主軸、工件與刀具，工件在主軸的帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，刀具的刀刃與工件相接觸進(jìn)行車削，其特征是:所述的刀具由刀鏈、傳動(dòng)裝置以及若干個(gè)刀刃組成，刀刃安裝在刀鏈上；工作狀態(tài)時(shí)，傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)，刀鏈隨傳動(dòng)裝置而運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)刀刃運(yùn)動(dòng)，該運(yùn)動(dòng)的刀刃與工件接觸進(jìn)行車削時(shí)，刀刃對(duì)工件的線切削速度大于工件的表面線速度，并且刀刃上的某一點(diǎn)與工件的接觸方式為脈動(dòng)接觸式。
2.如權(quán)利要求1所述的高速脈動(dòng)式車削加工裝置，其特征是:所述的傳動(dòng)裝置由至少兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)輪構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求2所述的高速脈動(dòng)式車削加工裝置，其特征是:所述的轉(zhuǎn)動(dòng)輪包括主動(dòng)輪與從動(dòng)輪，所述的主動(dòng)輪與從動(dòng)輪的直徑不相同。
4.如權(quán)利要求3所述的高速脈動(dòng)式車削加工裝置，其特征是:所述的從動(dòng)輪是兩個(gè)以上的導(dǎo)向輪，工作狀態(tài)時(shí)，主動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)向輪隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)向輪之間的間距可調(diào)，并且導(dǎo)向輪和主動(dòng)輪之間的間距可調(diào)，工作狀態(tài)時(shí)，工件位于兩個(gè)相鄰導(dǎo)向輪之間的刀鏈外側(cè)。
5.如權(quán)利要求4所述的高速脈動(dòng)式車削加工裝置，其特征是:所述的轉(zhuǎn)動(dòng)輪還包括兩個(gè)導(dǎo)向輪，導(dǎo)向輪位于主動(dòng)輪與從動(dòng)輪之間，兩個(gè)導(dǎo)向輪之間的間距可調(diào)，工作狀態(tài)時(shí)，工件位于從動(dòng)輪一側(cè)。
6.如權(quán)利要求1至5中任一權(quán)利要求所述的高速脈動(dòng)式車削加工裝置，其特征是:還包括主軸驅(qū)動(dòng)組件、主軸轉(zhuǎn)動(dòng)控制單元、刀具驅(qū)動(dòng)組件、刀具運(yùn)動(dòng)控制單元；主軸轉(zhuǎn)動(dòng)控制單元向主軸驅(qū)動(dòng)組件發(fā)送控制信號(hào)，主軸驅(qū)動(dòng)組件帶動(dòng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)；刀具運(yùn)動(dòng)控制單元向刀具驅(qū)動(dòng)組件發(fā)送控制信號(hào)，刀具驅(qū)動(dòng)組件為刀具提供動(dòng)力。
7.如權(quán)利要求1至5中任一權(quán)利要求所述的高速脈動(dòng)式車削加工裝置，其特征是:還包括冷卻控制單元、冷卻組件、加熱控制單元、加熱組件，以及溫度控制單元； 冷卻控制單元向冷卻組件發(fā)送控制信號(hào)，冷卻組件對(duì)刀刃進(jìn)行冷卻； 加熱控制單元向加熱組件發(fā)送控制信號(hào)，加熱組件對(duì)工件表面進(jìn)行加熱； 溫度控制單元包括溫度傳感器，用于獲得工件和刀刃溫度，并將該溫度信號(hào)反饋至冷卻控制單元與加熱控制單元。
8.如權(quán)利要求1至5中任一權(quán)利要求所述的高速脈動(dòng)式車削加工裝置，其特征是:溫度控制單元還包括環(huán)境溫度傳感器與溫度補(bǔ)償模塊，環(huán)境溫度傳感器監(jiān)測(cè)工作環(huán)境溫度，并將溫度數(shù)據(jù)輸送至溫度補(bǔ)償模塊，溫度補(bǔ)償模塊根據(jù)溫度補(bǔ)償算法計(jì)算出溫度補(bǔ)償數(shù)據(jù)并傳遞至主軸轉(zhuǎn)動(dòng)控制單元與刀具運(yùn)動(dòng)控制單元。
9.一種高速脈動(dòng)式車削加工裝置，包括工件與刀具，工件在主軸的帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，刀具的刀刃與工件相接觸進(jìn)行車削，其特征是:所述的刀刃為若干個(gè)，分布于圓盤周緣形成圓盤刀刃；所述的刀具包括連接軸、套接在連接軸上的若干個(gè)直徑漸變的圓盤刀刃；工作狀態(tài)時(shí)，連接軸轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)圓盤刀刃轉(zhuǎn)動(dòng)，該轉(zhuǎn)動(dòng)的圓盤刀刃與工件接觸進(jìn)行車削時(shí)，圓盤刀刃對(duì)工件的線切削速度大于工件的表面線速度，并且圓盤刀刃上的某一點(diǎn)與工件的接觸方式為脈動(dòng)接觸式。
10.如權(quán)利要求9所述的高速脈動(dòng)式車削加工裝置，其特征是:還包括主軸驅(qū)動(dòng)組件、主軸轉(zhuǎn)動(dòng)控制單元、刀具驅(qū)動(dòng)組件、刀具運(yùn)動(dòng)控制單元；主軸轉(zhuǎn)動(dòng)控制單元向主軸驅(qū)動(dòng)組件發(fā)送控制信號(hào)，主軸驅(qū)動(dòng)組件帶動(dòng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)；刀具運(yùn)動(dòng)控制單元向刀具驅(qū)動(dòng)組件發(fā)送控制信號(hào)，刀具驅(qū)動(dòng)組件為刀具提供動(dòng)力。
11.如權(quán)利要求9所述的高速脈動(dòng)式車削加工裝置，其特征是:還包括冷卻控制單元、冷卻組件、加熱控制單元、加熱組件，以及溫度控制單元； 冷卻控制單元向冷卻組件發(fā)送控制信號(hào)，冷卻組件對(duì)刀刃進(jìn)行冷卻； 加熱控制單元向加熱組件發(fā)送控制信號(hào)，加熱組件對(duì)工件表面進(jìn)行加熱； 溫度控制單元包括溫度傳感器，用于獲得工件和刀刃溫度，并將該溫度信號(hào)反饋至冷卻控制單元與加熱控制單元。
12.如權(quán)利要求9所述的高速脈動(dòng)式車削加工裝置，其特征是:溫度控制單元還包括環(huán)境溫度傳感器與溫度補(bǔ)償模塊，環(huán)境溫度傳感器監(jiān)測(cè)工作環(huán)境溫度，并將溫度數(shù)據(jù)輸送至溫度補(bǔ)償模塊，溫度補(bǔ)償模塊根據(jù)溫度補(bǔ)償算法計(jì)算出溫度補(bǔ)償數(shù)據(jù)并傳遞至主軸轉(zhuǎn)動(dòng)控制單元與刀具運(yùn)動(dòng)控制單元。
【文檔編號(hào)】B23Q5/22GK204052927SQ201420369403
【公開日】2014年12月31日 申請(qǐng)日期:2014年7月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月4日
【發(fā)明者】張文武, 何元峰, 宋濤, 張?zhí)鞚?rùn), 王元杰, 王云峰 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所