一種高溫合金機(jī)加工的輔助裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于金屬切削加工技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種高溫合金機(jī)加工的輔助
目.0
【背景技術(shù)】
[0002]隨著航空航天工業(yè)、兵器工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、核工業(yè)、電子工業(yè)等行業(yè)的發(fā)展，對產(chǎn)品零部件材料的性能有了更高要求，同時(shí)也出現(xiàn)了各種高強(qiáng)度、高硬度、高脆性的工程材料。材料性能提高的同時(shí)給加工帶來了困難和挑戰(zhàn)。
[0003]高溫合金具在1000°C左右條件下使用的一種工程材料，其具有優(yōu)異的高溫強(qiáng)度，良好的抗氧化和抗熱腐蝕性能，良好的疲勞性能、斷裂韌性等綜合性能，廣泛應(yīng)用于航天、航空、各種熱處理設(shè)備。由于高溫合金中含有許多高熔點(diǎn)合金元素Fe、T1、Cr、N1、V、W、Mo等，這些合金元素與其它合金元素構(gòu)成純度高、組織致密的奧氏體合金，而且有的元素又與非金屬元素C、B、N等構(gòu)成硬度高、比重小、熔點(diǎn)高的金屬與非金屬化合物，使其切削加工性變得很差。高溫合金的相對切削加工性只有45號鋼的5?20%。
[0004]鎳基高溫合金是高溫合金中常用的一種，其在650?1000°C高溫下具有優(yōu)良的熱強(qiáng)度性能、熱穩(wěn)定性能、抗氧化腐蝕性能及熱疲勞性能。常溫時(shí)，在傳統(tǒng)加工條件下加工該鎳基高溫合金，由于切削力大造成刀具磨損嚴(yán)重，刀具的壽命隨之急劇下降，且會造成切削面的表面質(zhì)量的問題。
[0005]近年來出現(xiàn)的加熱輔助切削技術(shù)是解決難加工材料加工的一種有效方法。授權(quán)公告號為CN203110021U的中國實(shí)用新型專利公開了一種激光加熱與超聲振動復(fù)合輔助銑削加工裝置，通過給工件或者刀具施加可控的振動，并同時(shí)采用激光預(yù)熱切削區(qū)，達(dá)到改善陶瓷材料的切削性能的目的。但是，(I)采用激光加熱和超聲波振動相結(jié)合輔助機(jī)加工，其設(shè)備較為昂貴，且激光器耗能高，不利于工業(yè)化大規(guī)模應(yīng)用；(2)該裝置中無法精確控制加熱的溫度和超聲波振動頻率，并無法測量切削力，即無法精確控制切削加工過程。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種高溫合金機(jī)加工的輔助裝置，其目的在于采用等離子加熱高溫合金工件切削區(qū)，使高溫合金的硬度下降，塑性提高，切削力降低，同時(shí)采用測力儀測量切削力，從而達(dá)到可對高硬度的高溫合金工件進(jìn)行切削加工，且使其加工過程精確可控的目的?？朔爽F(xiàn)有技術(shù)中，采用激光加熱和超聲波振動相結(jié)合輔助機(jī)加工時(shí)設(shè)備較為昂貴且耗能高的問題，以及無法精確控制切削加工過程的問題。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種高溫合金機(jī)加工的輔助裝置，用于實(shí)現(xiàn)對高硬度的高溫合金工件進(jìn)行切削加工，其特征在于，其包括:
[0008]等離子加熱單元，該等離子加熱單元包括等離子發(fā)射噴頭，用于對高溫合金工件待切削位置加熱以使之軟化而能進(jìn)行切削加工；
[0009]夾持單元，該夾持單元包括夾盤，固定在夾盤邊緣的平板狀的外伸固定架，固定在外伸固定架上的“U”形固定架，所述“U”形固定架具有“U”型窗口，該夾持單元還包括多個(gè)夾持板，所述夾持板相對安裝在所述“U”型窗口兩側(cè)，以用于夾持從所述“U”型窗口穿過的等離子發(fā)射噴頭；
[0010]切削力測量單元，其包括測力儀，該測力儀用于與高溫合金工件接觸以測量其被切削時(shí)候承受的切削力的大?。?br>[0011]測溫單元，該測溫單元包括紅外攝像頭，該紅外攝像頭用于測量被所述等離子發(fā)射噴頭加熱的高溫合金工件待切削位置的溫度；
[0012]以上各單元共同作用，實(shí)現(xiàn)對高硬度的高溫合金工件進(jìn)行切削加工，且加工過程中切削力和溫度可測量，最終實(shí)現(xiàn)加工過程可控。
[0013]進(jìn)一步的，所述夾盤呈圓環(huán)狀，該夾盤固定在對高溫合金工件進(jìn)行加工的機(jī)床主軸上，以使固定在夾持單元上的等離子發(fā)射噴頭與機(jī)床主軸保持同步運(yùn)動，從而保證等離子發(fā)射噴頭對準(zhǔn)高溫合金工件上待切削位置加熱。
[0014]進(jìn)一步的，所述夾持板具有兩塊，兩塊所述夾持板相對固定在“U”型窗口兩側(cè)，并且該夾持板均垂直于“U”形固定架，并且該兩塊夾持板的端部均安裝有旋轉(zhuǎn)套筒，所述旋轉(zhuǎn)套筒上均固定有夾塊，所述夾塊上開有半圓形的槽孔，半圓形槽孔相對形成圓形槽孔以用于夾持所述等離子發(fā)射噴頭。
[0015]進(jìn)一步的，其特征在于，所述夾塊具有兩塊，兩塊夾塊通過緊固件相對固定在一起以使夾塊上半圓形槽孔相對形成的圓形槽孔能夾緊等離子發(fā)射噴頭；且
[0016]所述夾持板端部具有通孔，所述旋轉(zhuǎn)套筒均可轉(zhuǎn)動安裝在該通孔內(nèi)，以能在該通孔內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)帶動與自身相固定的夾塊同步轉(zhuǎn)動，從而能使被夾塊夾緊的等離子發(fā)射噴頭靈活旋轉(zhuǎn)，以能實(shí)現(xiàn)對準(zhǔn)高溫合金工件上待切削位置加熱。
[0017]進(jìn)一步的，所述“U”形固定架通過所述外伸固定架上的長條狀槽孔固定在所述外伸固定架上，所述長條狀槽孔用于供所述“U”形固定架在長條狀槽孔的長度范圍內(nèi)移動，以實(shí)現(xiàn)對被“U”形固定架固定的等離子發(fā)射噴頭的位置的微調(diào)。
[0018]進(jìn)一步的，所述測溫單元還包括用于吸附在高溫合金工件待切削位置附近的磁力座和用于支撐所述紅外攝像頭的導(dǎo)槽架，所述磁力座上具有用于起支撐作用的支撐桿，所述導(dǎo)槽架包括相互垂直且形成一體的孔板和槽板，所述支撐桿穿過所述孔板的通孔并與該孔板固定為一體，所述槽板與所述紅外攝像頭外殼相固定，以實(shí)現(xiàn)對紅外攝像頭的支撐并使之能與所述磁力座同步移動以對準(zhǔn)高溫合金工件待切削位置測溫。
[0019]進(jìn)一步的，所述槽板具有位于同一個(gè)圓上的相互對稱的一對圓弧形槽孔，所述紅外攝像頭外殼上具有圓環(huán)形槽孔，圓弧形槽孔所在的圓和圓環(huán)形槽孔所在的圓具有相同的圓心，用于通過該圓心將所述槽板與所述紅外攝像頭相固定，且一對圓弧形的槽孔和圓環(huán)形的槽孔相重合，以用于緊固件通過將槽板與所述紅外攝像頭進(jìn)一步相固定，所述紅外攝像頭能以所述圓心為原點(diǎn)相對所述槽板旋轉(zhuǎn)以用于調(diào)節(jié)自身角度并能在旋轉(zhuǎn)后仍然保持圓弧形的槽孔和圓環(huán)形的槽孔相重合，以便緊固件通過而將旋轉(zhuǎn)后的紅外攝像頭與槽板進(jìn)一步相固定。
[0020]進(jìn)一步的，所述切削力測量單元還包括與測力儀相電連接的用于放大測力儀信號的放大器，與放大器相電連接的用于讀取經(jīng)放大后的測力儀信號的NI采集器，以及與NI采集器相電連接的用于顯示測力儀測量結(jié)果的顯示器。
[0021]進(jìn)一步的，所述等離子加熱單元還包括發(fā)射控制箱，該發(fā)射控制箱上具有用于控制等離子發(fā)射噴頭是否工作的開關(guān)按鈕、用于控制電壓大小的電壓按鈕以及用于控制電流大小的電流按鈕，該發(fā)射控制箱一端同時(shí)與等離子氣源和保護(hù)氣源連接，其另一端與所述等離子發(fā)射噴頭相連。
[0022]總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案能夠取得下列有益效果:
[0023]1、采用等離子體發(fā)射噴頭對高溫合金工件加熱實(shí)質(zhì)軟化以能切削加工，相比激光加熱和超聲波振動相結(jié)合的輔助機(jī)加工，等離子設(shè)備價(jià)格低廉，且耗能低，更適合工業(yè)化規(guī)模應(yīng)用。
[0024]2、在高溫合金工件處設(shè)置了測力儀和紅外攝像頭，能實(shí)時(shí)采集到不同溫度下需要使用的切削力大小，也能根據(jù)不同的溫度，調(diào)整刀具給予的切削力大小，做到機(jī)加工工程精確可控。
[0025]3、將采集的不同溫度下對應(yīng)的切削力大小匯總，可用于形成系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫，用于精確調(diào)整加熱溫度、材料以及切削力的關(guān)系，有助于節(jié)約因加熱溫度過高或者給予的切削力過大造成的能源浪費(fèi)。
【附圖說明】
[0026]圖1是本發(fā)明實(shí)施例中輔助裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2是本發(fā)明實(shí)