[发明专利]带有工件台振动单元的机床及工件加工方法

说明书

本发明涉及一种独立权利要求前述部分所述的机床和工件加工方法。 

利用不具备被定义了的刀口的振动刀具(例如超声波刀具)对工件进行切削加工已为人所知。这种振动刀具以相对较高的频率振动，例如大于5kHz或大于10kHz或大于20kHz。由于高振动频率其超出了人类听觉的范围，所以此类加工工艺通常称为超声波加工，而此类机床称为超声波加工机。此类刀具的振动可以为平移或旋转式振动。此类刀具可以沿工件表面平行前进从而去除外表材料。但它也可以以撞击工件的方式来加工。 

众所周知的还有使用具备被定义了的刀口的刀具(如钻头、铣刀、车刀、刨刀等)来加工工件。这类刀具加工时，瞬时工件面与刀具(特别是其刀刃)之间做一种通常不可逆的相对运动，其中该刀具或工件被相应驱动。可以使用平移式(如刨刀)或旋转式(如钻、车床)驱动器，或两种模式的驱动器(如铣刀)。 

这些已知的加工工艺，尤其是使用不具备被定义了的刀口的刀具的现有加工方法存在一个缺点，就是在一定加工情况下特别是对一定工件材料，材料去除率相对较低，或是刀具磨损较严重，又或是被加工工件的表面光洁度相对较差。有显示，用传统的具备定义了的刀口的刀具进行加工时发生的切屑断裂导致加工表面相对粗糙并有划痕，其在机械上对环境影响的抵抗力不理想、易受其影响(比如腐蚀、生锈)。 

本发明的一项任务是提供一种，尤其是适合使用不具备被定义了的刀口的刀具的机床和加工方法，其可以对所需加工模式和所需振动模式进行有效的调整。 

本发明的另一项任务是提供一种，尤其是适合使用具备被定义了的刀口的刀具的机床及加工方法，其在一定加工环境下具有较高的切削功率和/或较低的工具损耗和/或较好的表面加工质量，尤其是工件上加工出光滑密实的表面。 

这些任务通过独立权利要求中的技术特征得以实现。从属权利要求旨在本发明的优选实施例。 

一台用于加工工件的机床上提供有一个第一振动单元，用以振动加工工件。优选地，使放置工件或固定工件的工件台，即它的一个区域，振动。 

一种用刀具加工工件的加工方法，包括振动加工工件。 

例如，当工件跟刀具相比相对较小时或者当出现较复杂的共振频率模式时，通常可以简单的用工件代替刀具做振荡。 

除此以外，如在传统的超声波加工机上一样，这里所述的刀具也可以是可振的。可以同时控制刀具振动和工件振动，以在工件和刀具之间产生一个的总的叠加的相对振动。 

不论是刀具还是工件都可以沿着或绕着多个振动轴进行振动。这些振动可以通过一个统一的控制装置来控制。不同振动之间可以互相防调或相互独立。这些振动可以通过例如由适当信号控制的压电元件来产生。 

该刀具可以为一个具备被定义了的刀口的刀具(如：钻、铣刀、车刀、刨刀等)或者一个不具备被定义了的刀口的刀具(如：超声波刀具)。刀具接口与此相匹配。 

以下将参照附图对本发明的实施例分别进行描述。附图示意性地展示： 

图1一台依照本发明机床的一个侧面图， 

图2振动单元可能的控制方案，和 

图3叠加的相对振荡模式的例子。 

图1示意性展示了一台机床10的侧面图。5所指的是一个机器框架。该框架上一侧通过一个第一振动单元11固定有或可固定一个工件台3。其另一侧可通过一个第二振动单元12固定有或可固定一个刀具2。第一和第二振动单元可以互换。振动刀具2的第二振动单元12可与刀具2作为结构不可拆卸整体，且可通过一个刀具夹4作为离合器与该机床10可拆卸式地相连接。 

第一振动单元11引发的振动可以为一个线性振动或一个扭转振动。 

第一振动单元11的线性振动可拥有与局部工件面相平行和/或相垂直的方向分量。第一振动单元11的旋转振动可以绕一个该机床内已现有的旋转轴来进行。特别是，它可以跟刀具的旋转振动绕同一轴进行振动。 

一个振动单元可以包括一个或多个，如压电元件，振动器。它们可以接收相同的或不同的信号。不同信号间可相差一个相移或为反相。 

工件(台)1，3和/或刀具2，4可以沿或绕相应轴平移或旋转地进行调节以调整工件和刀具间的相对位置。这些轴作为定位装置，在图1中由符号13，14定性表示。它们可位于刀具夹4和机器框架5之间或第一振动单元11和机器框架5之间。它们中的每个还可绕多轴运作。图中框13，14可代表复合单元组件。