一种超声振动辅助螺旋铣磨螺纹方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107442873A(43)申请公布日2017.12.08(21)申请号201710837869.5(22)申请日2017.09.18(71)申请人清华大学地址100084北京市海淀区清华园1号(72)发明人张建富冯平法查慧婷郁鼎文吴志军(74)专利代理机构北京清亦华知识产权代理事务所(普通合伙)11201代理人廖元秋(51)Int.Cl.B23G1/36(2006.01)B23G1/44(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称一种超声振动辅助螺旋铣磨螺纹方法(57)摘要本发明方法提供的一种超声振动辅助螺旋铣磨螺纹方法，属于机械加工及工具技术领域，该方法采用仿形砂轮刀具，该刀具通过超声振动刀柄安装在超声加工机床主轴上；该方法采取刀具轴线与螺纹孔轴线中心平行，且仿形砂轮刀具的自转、仿形砂轮刀具绕螺纹孔轴线的公转和仿形砂轮刀具轴向给进、以及仿形砂轮刀具随超声振动刀柄的轴向振动四种运动复合而成的螺旋铣削方式。本发明能够有效降低硬脆难加工材料在螺纹加工过程中的切削力，避免丝锥因强度不足在攻丝过程中发生折断而使零件报废，提高螺纹加工质量和加工效率，改善刀具磨损。CN107442873ACN107442873A权利要求书1/1页1.一种超声振动辅助螺旋铣磨螺纹方法，其特征在于，该方法采用仿形砂轮刀具，该刀具通过超声振动刀柄安装在超声加工机床主轴上；刀具轴线与被加工工件的螺纹孔轴线中心平行，该方法采取仿形砂轮刀具的自转、仿形砂轮刀具绕螺纹孔轴线的公转和仿形砂轮刀具轴向给进、以及仿形砂轮刀具随超声振动刀柄的轴向振动四种运动复合而成的螺旋铣削方式。2.根据权利要求1所述的螺旋铣磨螺纹方法，其特征在于，所述仿形砂轮刀具根据所需螺纹的尺寸和加工精度要求，以及该仿形砂轮刀具与超声振动刀柄的连接方式进行选取。3.根据权利要求1所述的螺旋铣磨螺纹方法，其特征在于，以所述螺旋铣削方式加工过程中，工件固定不动，刀具在自转的同时，以偏心距e沿螺纹孔轴线以螺旋轨迹公转；其中，偏心距e，螺距P、仿形砂轮刀具轴向进给速度Vf和公转速度ω，以及刀具中部刀杆的直径d分别满足公式(1)～(3)要求：d＜D1，且式中，D为标准内螺纹公称直径，Ds为刀具头部仿形砂轮直径，DS<D1；D1为标准内螺纹小径D1。4.根据权利要求1所述的螺旋铣磨螺纹方法，其特征在于，所述仿形砂轮刀具，该刀具头部的仿形砂轮表面镀有金刚石磨粒，磨粒粒度范围为100/120～270/325。5.根据权利要求2所述的螺旋铣磨螺纹方法，其特征在于，所述仿形砂轮刀具与超声振动刀柄的连接方式包括：采用锥面截型与超声振动刀柄连接；刀具连接端采用螺纹与超声振动刀柄连接；刀具连接端采用杆状截型，通过弹簧卡套与超声振动刀柄连接。6.根据权利要求1所述的螺旋铣磨螺纹方法，其特征在于，所述仿形砂轮刀具沿其轴向设有中心冷却孔，用于切削液的流出。7.根据权利要求3所述的螺旋铣磨螺纹方法，其特征在于，该方法进行螺纹加工时，螺纹尺寸产生的原理性误差δ满足公式(4)要求：式中，η为刀具头部仿形砂轮直径DS与标准内螺纹公称直径D的比例系数，即DS＝ηD；A为刀具随超声振动刀柄振动的振幅。2CN107442873A说明书1/4页一种超声振动辅助螺旋铣磨螺纹方法技术领域[0001]本发明属于机械加工及工具技术领域，更具体地，涉及一种超声辅助螺旋铣磨螺纹方法。技术背景[0002]以光学玻璃、碳化硅陶瓷、高体积分数颗粒增强金属基复合材料为代表的硬脆难加工材料由于优良的物理、化学及力学性能，被广泛应用于航空航天、光学元件、汽车、电子封装等领域。螺纹连接是一种应用十分广泛的零件连接方法，而对于硬脆难加工材料，由于材料本身的高脆性和高硬度，其螺纹加工十分困难。[0003]目前螺纹零件加工的方法主要有丝锥攻丝和铣削加工。对于高硬度、高脆性的材料，传统的攻丝方法所使用的高速钢丝锥、硬质合金丝锥等，在加工过程中不仅存在丝锥磨损快、加工精度低等问题，而且因扭矩过大常使丝锥折断造成贵重零件报废。若采用手动攻丝，不仅生产效率低，而且浪费大量人力和资金。螺纹铣削加工，虽然对于一般金属材料，所加工的螺纹尺寸精度较高，但对于硬脆难加工材料，其刀具磨损十分严重，导致加工精度迅速降低。另外，也常采用预置件法、焊接法和粘接法等将加工好的螺纹金属件镶嵌在硬脆难加工材料上，但对于这些异种材料连接，其温度的适应性较差，工艺复杂，费用较高。对于陶瓷等硬脆材料，也采用螺纹成形磨削加工方法(如中国专利CN201210494730.2，一种硬脆材料小孔螺纹成形磨削方法)。该方法采用盘状成型砂轮；采取刀轴与孔轴中心平行、盘状成型砂轮的自转、盘状成型砂轮绕孔轴的公转和盘状成型砂轮轴向进给