[发明专利]一种铝基碳化硅螺纹精密加工方法

说明书

本发明公开了一种一种铝基碳化硅螺纹精密加工方法，所述方法包括如下步骤：将超声纵振加工刀柄安装在机床上，将超声电源与超声纵振加工刀柄的连接，将工件装夹在机床工作台上；在超声纵振加工刀柄末端安装2‑10mm钻头，完成工件的螺纹底孔加工；将2‑10mm钻头更换为加工螺纹所用的金刚石涂层硬质合金刀具，开启超声电源；调节超声电源频率与超声纵振加工刀柄末端搭载的金刚石涂层硬质合金刀具的振幅满足超声工艺的分离条件；开动铣削机床，金刚石涂层硬质合金刀具按设定的螺旋轨迹螺旋铣出工件的螺纹孔；关闭超声电源，铣出工件的螺纹出入口倒角。本发明提升了螺纹孔表面及孔出入口质量，提升加工效率同时降低刀具磨损。

技术领域

本发明属于特种精密加工技术领域，尤其涉及一种铝基碳化硅螺纹精密加工方法。

背景技术

碳化硅颗粒增强铝基复合材料(下称SiCp/Al)是由基体材料(纯铝或铝合金)和增强材料(碳化硅颗粒)组成，并通过一定的工艺制备的具有新性能的材料。SiCp/Al具有优秀的物理性能与化学性能：高比强度、比刚度、比模量、低密度、低热膨胀系数、良好的尺寸稳定性、良好的导电导热系数及耐磨耐疲劳等诸多优点，在航天相关产品中得到了广泛的应用。但其优秀的机械性能使得SiCp/Al加工性较差，在进行SiCp/Al切削加工时，由于SiC颗粒的存在，使得材料的切削加工性变差，主要表现为刀具磨损严重、加工精度差、表面质量不佳、加工工艺路线过长等。为保证加工得到的产品满足使用要求，通常还要牺牲加工效率。由于SiCp/Al可加工性差，因此在零件制造时会尽量避免机械加工的需求。但在零件装配过程中，作为广泛使用的连接方法：机械连接，仍需要大量的紧固孔。因此针对SiCp/Al螺纹孔的精密加工难题仍需要合适的工艺及设备来满足工程加工的迫切需求。

传统丝锥攻丝或是低频振动攻丝都能够加工出SiCp/Al螺纹孔，但刀具磨损问题明显，丝锥容易断刀，孔质量也无法保证，容易出现废品；内螺纹砂轮磨削能够保证螺纹孔质量，但此类传统加工方式仍没有解决刀具磨损严重和加工效率低的问题。目前针对SiCp/Al螺纹孔的加工方法，在质量与效率上仍存在一定不足，需寻找新的方法解决SiCp/Al螺纹孔加工的问题。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种铝基碳化硅螺纹精密加工方法，通过在刀具尖端施加微米级高频轴向振动，通过控制超声设备参数及加工参数，改善难加工材料可加工性，解决SiCp/Al螺纹孔难加工问题，提升SiCp/Al螺纹孔表面及孔出入口质量，提升加工效率同时降低刀具磨损。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：一种铝基碳化硅螺纹精密加工方法，所述方法包括如下步骤：步骤一：将超声纵振加工刀柄安装在机床上，将超声电源与超声纵振加工刀柄的连接，将工件装夹在机床工作台上；步骤二：在超声纵振加工刀柄末端安装预设直径的钻头，完成工件的螺纹底孔加工；步骤三：将预设直径的钻头更换为加工螺纹所用的金刚石涂层硬质合金刀具，开启超声电源；步骤四：调节超声电源频率与超声纵振加工刀柄末端搭载的金刚石涂层硬质合金刀具的振幅满足超声工艺的分离条件；步骤五：开动铣削机床，金刚石涂层硬质合金刀具按设定的螺旋轨迹螺旋铣出工件的螺纹孔；步骤六：关闭超声电源，铣出工件的螺纹出入口倒角。

上述铝基碳化硅螺纹精密加工方法中，在步骤一中，所述超声纵振加工刀柄包括后端盖、旋转供电滑环、陶瓷堆和前端盖；其中，所述旋转供电滑环套设于所述后端盖并通过螺钉固接；所述后端盖的末端与机床主轴相连接；所述前端盖与所述后端盖通过螺纹连接在一起并夹紧中间的陶瓷堆；所述前端盖与金刚石涂层硬质合金刀具相连接。

上述铝基碳化硅螺纹精密加工方法中，在步骤四中，超声工艺的分离条件为：

h(θ)的最小值小于0；

其中，θ为刀具相对于起始点转过的角度，h为刀具的相邻两刀齿轨迹距离，h(θ)为相邻两刀齿轨迹距离随θ变化的函数，A为金刚石涂层硬质合金刀具的振幅，f为超声电源频率，n为机床主轴转速，F为每转进给量。