[发明专利]脉冲力作用的数控加工方法

说明书

技术领域：本发明涉及一种机械加工方法，尤其是一种脉冲力作用的数控加工方法。

背景技术：数控加工技术在机械制造领域应用日益广泛，是机械制造关键技术。然而在数控加工过程中，刀具和工件连续的挤压切削，形成如图1的切削力波形作用于工艺系统。在这种波形的作用下，形成了普通切削的切削机理。切削过程中刀具和工件产生强烈的挤压，切削力大，切削温度高，刀具磨损严重；加工精度和表面质量差；对于难加工材料切削效率低，特别是对于淬硬材料(大于40HRC以上)，加工很难进行。

发明内容：针对上述现有技术的不足，本发明提供了一种脉冲力作用的数控加工方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：脉冲力作用的数控加工方法，利用数控加工设备的数字控制系统，通过编程指令使工件按照所需的逻辑进给，实现脉冲力作用的振动切削机理。所述的逻辑进给是使工件按照加工要求实现工件的脉冲进给，即工件沿所需进给路线进给F长度，再沿原路径快速回退B长度，且F＞B，然后再进给F，快速回退B，如此循环，直到完成整个表面的加工。通过调节F和B的进给长度、进给和回退速度可以调节切削频率和每个脉冲的切削长度，控制加工过程和加工效果。

脉冲力作用的数控加工可以加工普通数控加工难以加工的材料，可以加工高温合金等难加工材料，还可以加工硬度大于40HRC淬硬材料。这种切削的切削力波形创生了新的切削机理，选择合适的加工参数，切削过程稳定，切削力大为降低，切削温度室温化，刀具耐用度大大提高，加工精度和表质量都达到非常理想的效果。脉冲力作用数控加工与超声波振动切削、低频振动切削不同之处是利用数控设备本身的逻辑控制系统实现振动加工机理的，而超声波振动切削和低频振动切削是有专门的激振装置实现振动切削的。

附图说明：

图1是普通数控加工切削力波形图

图2是脉冲力作用的数控加工切削力波形图。

图1中，F为切削抗力，t为时间，F_Asinωt为切削抗力的交流分量，F_mean为平均切削抗力；图2中F(t)表示切削力是时间的函数，t为时间，t_c为切削时间，F为脉冲切削力的幅值，T为周期。

具体实施方式：

利用数控机床的逻辑功能，编制数控程序，使工件按照所需的逻辑关系进给，实现如图2所示的脉冲力波形作用于工艺系统，产生脉冲力作用的振动切削机理，以获得振动加工的工艺效果。工作台在一个进给周期中，切削时间为t_c，切削长度就可控制。脉冲加工的频率通过调节F和B的进给步长和速度得以调节，以满足不同工艺系统要求。但是进给和回退速度是受到机床机电性能限制的。条件允许可开发脉冲力作用的数控加工设备，使其有更优越的机电性能，工作台有更大的加速性能，以高的速度回退，反应灵敏，切削频率和参数范围宽，就能更加充分发挥脉冲力作用的切削机理，加工效率更高。

脉冲力作用数控加工可以有二种方式得以实现。第一是在现有的数控加工机床或加工中心中进行。这种加工可以不增加和改造设备，是利用现有的设备控制系统完成工作台(工件安装在工作台上)的脉冲进给。这种方式存在的问题是切削频率受到设备机电性能的限制，频率较低。第二种方式是按照脉冲力作用数控加工要求，开发高性能的进给系统，具有快速反应的机电系统。最好是控制软件固化有可选择的脉冲进给功能。

两种方式都可以实现脉冲力作用的数控加工，与普通数控加工不同的是脉冲力作用的数控加工工作台是脉冲进给的，只要实现工作台脉冲进给就可以进行脉冲力作用的数控铣削，脉冲力作用的数控孔加工，脉冲力作用的振动攻丝。振动攻丝需要工作台按照螺旋方式进给和回退。孔加工需要工作台给工件沿圆周方向的振动。脉冲力作用数控铣削应沿切削路径振动进给。