[发明专利]一种Cf

说明书

本发明公开了一种Cf/SiC陶瓷基复合材料车削测力辅助装置及加工方法，通过自行设计的L形块、螺栓和三角规等将超声车削刀柄、测力平台及刀架连接成一个整体，使测力平台与刀架夹持平面、刀尖部位与工件中心处于同一高度，从而实现C_f/SiC陶瓷基复合材料的超声振动辅助车削及切削力的直接测量，并且相比于普通车削有效的降低了C_f/SiC陶瓷基复合材料在车削过程中的切削力，进一步提高了加工表面质量。

技术领域

本发明属于车削加工技术领域，具体涉及一种车削测力辅助装置及加工方法。

背景技术

由于碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料(C_f/SiC陶瓷基复合材料)具有高强度、高韧性、热稳定性和化学稳定性好等优异性能，在航空发动机热端部件、航天热防护系统及能源技术等领域具有广阔的应用前景。采用传统的机械加工方法加工C_f/SiC陶瓷基复合材料时，加工效果差、加工精度低，且引起较高的切削力和切削热，难以适用于硬脆性难加工材料的加工。

超声振动辅助加工技术是超声电源将工频交流电能转变为一定功率的超声频电振荡信号，通过换能器进行能量的转换，将超声频电振荡信号转换为机械振动，并通过变幅杆将振幅加以扩大，使固定在变幅杆端部的刀具产生低幅高频振动，从而实现对工件的断续切削加工。相比于传统机械加工方法，超声振动辅助加工硬脆性难加工材料能获得较好的加工质量和加工精度，减少切削热及刀具磨损，并延长了刀具的使用寿命。但目前国内缺乏专门适用于超声振动辅助加工的超声机床，大多数是在传统数控机床的基础上通过外加的自行设计的超声系统，实现对工件的超声振动辅助加工。对于车削加工，要求刀具的刀尖部位必须与工件的中心处于同一高度，过高或过低都会影响加工效果及切削力测量的准确性，但由于传统数控车床刀架等在空间上的限制，超声加工时测力平台无法安装在数控车床上，因此切削力的测量难以直接实现。但切削力是超声振动辅助加工试验中极其重要的切削效果评定参数，因此在不影响普通的数控车床工作任务的情况下，进行超声振动辅助车削试验时需要外加的切削力测量辅助装置，并要求较为方便的装卸。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种Cf/SiC陶瓷基复合材料车削测力辅助装置及加工方法，通过自行设计的L形块、螺栓和三角规等将超声车削刀柄、测力平台及刀架连接成一个整体，使测力平台与刀架夹持平面、刀尖部位与工件中心处于同一高度，从而实现C_f/SiC陶瓷基复合材料的超声振动辅助车削及切削力的直接测量，并且相比于普通车削有效的降低了C_f/SiC陶瓷基复合材料在车削过程中的切削力，进一步提高了加工表面质量。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：

一种Cf/SiC陶瓷基复合材料车削测力辅助装置，包括刀具、超声车削刀柄、刀架、测力平台和L形块；

所述刀具固定安装在超声车削刀柄上；所述超声车削刀柄固定在测力平台上，使刀具的表面与测力平台的上表面平行，刀具的刀尖与Cf/SiC陶瓷基复合材料工件中心处于同一高度；所述刀具的刀长方向与Cf/SiC陶瓷基复合材料工件的轴向垂直；

所述测力平台下底面悬空，下底面两侧伸出凸台；所述L形块的一面竖直放置，另一面水平放置；所述L形块的竖直放置面固定在测力平台一侧的凸台上；

所述刀架固定在数控车床上，刀架的夹持部位包括上部和下部；所述L形块的水平放置面夹紧在刀架夹持部位的上部下表面和下部上表面之间；所述测力平台的上表面和刀架夹持部位下部的上表面保持水平且在同一水平面。

优选地，所述超声车削刀柄通过三组三角规、螺栓和压板固定在测力平台上。

优选地，所述刀具为PCD刀具。

优选地，所述刀具形状为菱形。

优选地，所述刀具的型号为DCGW11T302。