外文翻译--通过立式六轴控制并应用超声振动加工锐角转角.doc

1通过立式六轴控制并应用超声振动加工锐角转角这项研究提出了一种可以产生一个悬垂锐角转角的新的加工方法。对于传统的加工方法，甚至是3到5轴放电加工而言，加工垂直面上的的锐角转角是很难的，尤其是当其表面有不同的角度的时候。这是受进给方向和机床的电极结构必须与目标的轮廓对称的限制。在本研究中，我们试图采用新的加工方法来加工外表面的锐角转角。6轴控制加工适用于以任意位置和任意姿势顺着工件设置一非回转刀具。在切削过程中，当刀具沿着进给方向切削时，超声振动被应用在刀具的切削边缘。当进行切削的时候，6轴(X、Y、Z、A、B和C)顺着刀具在某一点的姿势同时移动。从实验结果中发现六轴控制超声振动切削能在垂直面产生一锐角转角。关键字：六轴控制切割、计算机辅助设计/计算机辅助制造系统，微型钻，垂直锐角转角,超声振动刀具。1.绪论如果制造过程中的限制可以最小化或者消除，该产品的灵活性可极大发挥。如果象球头立铣或者平头铣刀这类回转刀具用在加工一含有垂直锐角转角的模具中，对于能清楚获得有尖锐边缘线的目标形状来说，这似乎是困难的。这是由于使用了与旋转运动对称的旋转刀具的原因。在相邻表面产生了类似圆弧的加工痕迹，如图一所示。按照惯例，大部分垂面或者斜面可以靠将工件依照基准设置在某一角度，并转动整个基准，或者靠将刀头设置成某一角度并且进给切刀的头部，如图2(a)所示。在这个过程中，在工件底部的锋利的边缘和垂面被加工出来。不过，如果对象是由两个垂面组成的OHSC并且表面倾角是不一致的，由于在此过程中的切削方向是固定的并且仅仅局限于线性切割，目标形状是很难达到的。因此，这就需要大量的夹具和装备来夹紧工件、使工件在机床上保持正确的位置并且在加工的过程中支撑工件。2图2含有悬垂面的锐角转角的加工方法来生产这种外形的其他可能的方法就是多主轴放电加工(EDM)，如图2（b）所示。然而,即使是用这种方法，也很难或者根本不可能生产出一含有不同角度的OHSC。这需要6个自由度来充分地执行可以产生目标形状的加工。在以往的研究中，超声波振动被应用在车削可塑性材料和铣削玻璃纤维加强型材料上。应用超声波振动的切削力大大减少。然而，在先前的过程中，工件被旋转或者移向切削刀具，后来一次加工被限制用2到3轴控制。在其他领域的研究中，多轴控制机床习惯于一步完成一次加工，这就产生了拥有高精度、高质量和较少加工时间的工件成品。在这项研究中，使用非旋转切削工具结合超声振动的使用的6轴控制切削，如图2(C)所示。它适用于审查OHSC构成方法的有效性。加工时，C轴和X，Y，Z，A或者B轴同时使非旋转刀具旋转。轴的运动是基于刀具的姿势和已经开发的CAM软件所产生的切削点。CAM系统产生一自由关联的刀具路径以保证切削过程的安全。6轴控制机床轻松地具备了加工OHSC的能力，是因为6个自由度使形成需要的产品外形得以充分发挥。同时，考虑到点钻刀具在切削操作中的尺寸和硬度，在使用超声3振动使切削力大大削减之后，其才得以利用。2.实验程序实验步骤如图3所示，其中工件安装在6轴控制加工的工作台中心。borebytetool安装在使用了转接器的超声振动刀具上。该超声振动刀具被圆周式的安装在6轴控制加工中心上。在以往的研究中，超声波振动被应用在车削可塑性材料和铣削玻璃纤维加强型材料上。应用超声波振动的切削力大大减少。然而，在先前的过程中，工件被旋转或者移向切削刀具，后来一次加工被限制用2到3轴控制。在其他领域的研究中，多轴控制机床习惯于一步完成一次加工，这就产生了拥有高精度、高质量和较少加工时间的工件成品。在这项研究中，使用非回转切削工具结合超声振动的使用的6轴控制切削，如图2(C)所示。它适用于审查OHSC构成方法的有效性。加工时，C轴和X，Y，Z，A或者B轴同时使非旋转刀具旋转轴的运动是基于刀具的姿势和已经开发的CAM软件所产生的切削点。CAM系统产生一自由关联的刀具路径以保证切削过程的安全。6轴控制机床轻松地具备了加工OHSC的能力，是因为6个自由度使形成需要的产品外形得以充分发挥。同时，考虑到点钻刀具在切削操作中的尺寸和硬度，在使用超声振动使切削力大大削减之后，其才得以利用。2.1多轴机床工具和微型钻孔器被用来研究的6轴加工中心如图4所示。加工中心准备有多轴CNC加工刀具。该6轴控制机床有3个转动轴A，B和C。它是由5轴控制加工中心再在主轴上加上一个C功能轴组成的，这种5轴加工中心有2个旋转轴，即旋转的可倾斜工作台的A4轴和旋转的可标志工作台的B轴。X、Y、Z的最小位移为1微米，A、B和C轴的最小旋转量是0.36弧度每秒。由于OHSC的切削，A轴用来确定边缘面和锐角的倾角角度、B轴用来使工件转动、C轴用来确定刀具的切削方向，X、Y轴来确定进给方向，同时，切削深度由Z轴确定。图5显示了用于研究的非旋转刀具(borebytetool).它通常是由经常用于6轴控制切削的钨炭化物组成的。刀具的总长和直径分别为70毫米和6毫米。2.2超声波振动工具图6是一种商业上可用的用于研究的超声振动刀具(SB-150:电化钴)。该USV应用于切削工具。为了完成一次有效率的和有效的振动切削，振动方向必须与切削方向设置平行。由于振动方向并不总是与进给方向平行，微型钻孔器的姿势就被设置了如同图7(a)描述的，刀具轴参数T和刀具方向参数D分别被任务中的的旋转和倾斜所修正。这些被修改到修正刀具轴参数T和修正刀具方向参数上，如图7（b）所示。该刀具轴参数和刀具方向参数的改变在刀位转换中被实施。