[发明专利]一种改性碳纤维复合材料超声辅助磨削装置及磨削方法

权利要求书

1.一种改性碳纤维复合材料超声辅助磨削装置，其特征在于：包括刀柄本体、非接触式传输单元、超声刀柄、刀具、超声电源和超声振动工作台，所述刀柄本体与机床主轴相连且通过机床主轴带动转动，所述非接触式传输单元包括原边和副边，所述原边和副边均套设在刀柄本体外侧，所述副边设在所述原边下方，所述原边通过定位件与机床固定部分固定，所述副边与所述刀柄本体固定，所述超声刀柄固定在所述刀柄本体底部，所述刀具安装在所述超声刀柄底部，所述超声电源与原边相连，所述超声电源将电能从所述原边传输至所述副边，所述副边将电能传递至所述超声刀柄，所述超声刀柄带动所述刀具沿竖直方向进行超声振动，所述超声振动工作台设在所述刀具下方且与超声电源相连，所述超声振动工作台上设有圆形回转台，工件设在所述圆形回转台上，所述圆形回转台带动工件旋转，所述超声振动工作台带动工件沿水平面横向或纵向方向进行超声振动，使工件与所述刀具产生周期性分离，所述刀柄本体、所述超声刀柄到所述刀具间设有贯通的冷却通路。

2.根据权利要求1所述的改性碳纤维复合材料超声辅助磨削装置，其特征在于：所述原边包括原边套筒、原边磁芯和原边线圈，所述原边套筒通过定位件与机床固定部分固定，所述原边磁芯固定在原边套筒内侧，所述原边磁芯底部设有原边磁芯环形槽，所述原边线圈设在所述原边磁芯环形槽内。

3.根据权利要求1所述的改性碳纤维复合材料超声辅助磨削装置，其特征在于：所述副边包括副边套筒、副边磁芯和副边线圈，所述副边套筒与所述刀柄本体固定，所述副边磁芯固定在副边套筒内侧，所述副边磁芯顶部设有副边磁芯环形槽，所述副边线圈设在所述副边磁芯环形槽内。

4.根据权利要求1所述的改性碳纤维复合材料超声辅助磨削装置，其特征在于：所述改性碳纤维复合材料超声辅助磨削装置还包括连接套筒，所述连接套筒固定在所述原边顶部且套设在所述刀柄本体上，所述冷却通路包括第一流道，所述第一流道设在所述连接套筒中间，所述连接套筒和所述刀柄本体间设有环形腔，所述环形腔内设有密封圈，所述环形腔和所述第一流道连通。

5.根据权利要求4所述的改性碳纤维复合材料超声辅助磨削装置，其特征在于：所述冷却通路还包括第二流道，多个所述第二流道沿径向贯通且周向等间隔分布在所述刀柄本体内，所述第二流道与环形腔连通。

6.根据权利要求1所述的改性碳纤维复合材料超声辅助磨削装置，其特征在于：所述超声刀柄包括后盖板、前盖板、压电陶瓷和电极片，所述前盖板和所述刀柄本体底部固定，所述后盖板设在所述刀柄本体的内腔内，所述前盖板和所述后盖板之间设有多个所述压电陶瓷和多个所述电极片，所述压电陶瓷和所述电极片交替放置，所述压电陶瓷和所述电极片内侧设有绝缘套筒，所述前盖板和所述后盖板通过穿设所述绝缘套筒的紧固件相连。

7.根据权利要求6所述的改性碳纤维复合材料超声辅助磨削装置，其特征在于：所述后盖板外侧面和刀柄本体内腔间设有密封圈。

8.根据权利要求6所述的改性碳纤维复合材料超声辅助磨削装置，其特征在于：所述冷却通路还包括第三流道和第四流道，所述紧固件中心设有竖直方向的第三流道，所述第三流道和刀柄本体内腔连通，所述前盖板内设有第四流道，所述第四流道和所述第三流道连通。

9.根据权利要求8所述的改性碳纤维复合材料超声辅助磨削装置，其特征在于：所述刀具中心设有盲孔，所述盲孔和所述第四流道连通，所述刀具外侧面设有螺旋排屑槽，多个所述螺旋排屑槽关于所述刀具呈中心对称，每一所述螺旋排屑槽靠近所述刀具底部设有倾斜孔，所述倾斜孔与所述盲孔连通。

10.一种改性碳纤维复合材料超声辅助磨削方法，其特征在于，采用权利要求1-9任一项所述的改性碳纤维复合材料超声辅助磨削装置，包括以下步骤：

S1、依据工件加工部位结构，编制圆形回转台G代码，保证加工过程中工件平行或垂直于刀具进给方向振动；

S2、对工件加工表面附近的纤维分布方向进行分析，计算刀具、工件振动振幅及两者间的相位差得到纤维切削方向角，基于纤维切削方向角范围设置两者振幅与相位差，设定超声电源输出信号幅值与相位；

S3、开启冷却气体供应装置，对工件侧面进行超声辅助磨削加工。