[发明专利]一种基于超声椭圆振动切削技术的钛合金超精密加工方法

权利要求书

1.一种基于超声椭圆振动切削技术的钛合金超精密加工方法，其特征在于所述方法步骤如下：

一、准备工作：调节和控制超精密加工实验室的温度、湿度和空气洁净度；

二、机床试运行：启动超精密机床，检查机床各个轴系的工作特性是否正常，待机预热直至超精密机床达到热稳定；

三、超声椭圆振动切削系统调试：启动超声椭圆振动切削系统，待机直至其工作稳定；利用激光测位仪对刀具尖端轴向和垂直方向的振动信息进行采集，得到其刀具尖端输出振动轨迹信息；

四、超声椭圆振动切削装置的安装：将超声椭圆振动切削装置安装在超精密机床的Z导轨上，并且完成对刀；

五、钛合金材料安装：将钛合金工件安装在超精密机床主轴的真空吸盘上，并完成钛合金工件的动平衡调整；

六、粗切：开启切削液，采用水溶性冷却切削液喷雾加工，设置切削参数：a_n=15~20μm，f =10~12μm/r，n=1800~2000r/min，其中a_n为切削深度，f为每转进给量，n为主轴转速；

七、半精切：采用完成粗切加工的零件作为切削工件，开启切削液，采用水溶性冷却切削液喷雾加工，设置切削参数：a_n=8~12μm，f =6~8μm/r，n=1800~2000r/min；

八、精切：采用完成半精切加工的零件作为切削工件，开启切削液，采用水溶性冷却切削液喷雾加工，设置切削参数：a_n=5μm，f =4μm/r，n=2000r/min；

九、超声椭圆振动辅助切削：采用完成精切加工的零件作为切削工件，开启切削液，采用水溶性冷却切削液喷雾加工，启动超声椭圆振动切削系统，分别调节超声椭圆振动切削装置的两路激励信号电压值及其相位差值，测定此时刀具尖端的轴向振幅值、垂直方向振幅值分别为8μm和6μm，振动频率为29700 Hz，设置切削参数：a_n=5μm，f =4μm/r，n=12 r/min；

十、关停超精密机床和超声椭圆振动切削系统，取下钛合金工件并用无水乙醇清洗，干燥后进行保存，得到超声椭圆振动切削技术加工的超精密钛合金表面。

2.根据权利要求1所述的基于超声椭圆振动切削技术的钛合金超精密加工方法，其特征在于所述超精密加工实验室的温度控制在20±0.1℃，湿度控制在35±5%，洁净度控制在1000级以上。

3.根据权利要求1所述的基于超声椭圆振动切削技术的钛合金超精密加工方法，其特征在于所述超精密机床为具有Z轴、X轴、主轴/C轴的三轴超精密机床。

4.根据权利要求3所述的基于超声椭圆振动切削技术的钛合金超精密加工方法，其特征在于所述三轴超精密机床的床身采用花岗岩材料制成。

5.根据权利要求1所述的基于超声椭圆振动切削技术的钛合金超精密加工方法，其特征在于所述刀具为天然金刚石刀具。

6.根据权利要求1或5所述的基于超声椭圆振动切削技术的钛合金超精密加工方法，其特征在于所述刀具的前角为0度，后角11度，刀具刃口半径为1.0mm，且刀具的切削钝圆半径小于50nm。

7.根据权利要求1所述的基于超声椭圆振动切削技术的钛合金超精密加工方法，其特征在于所述超声椭圆振动切削装置通过高度调节装置安装在超精密机床的Z导轨上，并且通过调节高度调整仪来完成对刀。

8.根据权利要求7所述的基于超声椭圆振动切削技术的钛合金超精密加工方法，其特征在于所述高度调节装置的调整误差在±0.02mm以内。