外文翻譯--通過立式六軸控制并應(yīng)用超聲振動加工銳角轉(zhuǎn)角.doc

1通過立式六軸控制并應(yīng)用超聲振動加工銳角轉(zhuǎn)角這項研究提出了一種可以產(chǎn)生一個懸垂銳角轉(zhuǎn)角的新的加工方法。對于傳統(tǒng)的加工方法，甚至是3到5軸放電加工而言，加工垂直面上的的銳角轉(zhuǎn)角是很難的，尤其是當(dāng)其表面有不同的角度的時候。這是受進(jìn)給方向和機(jī)床的電極結(jié)構(gòu)必須與目標(biāo)的輪廓對稱的限制。在本研究中，我們試圖采用新的加工方法來加工外表面的銳角轉(zhuǎn)角。6軸控制加工適用于以任意位置和任意姿勢順著工件設(shè)置一非回轉(zhuǎn)刀具。在切削過程中，當(dāng)?shù)毒哐刂M(jìn)給方向切削時，超聲振動被應(yīng)用在刀具的切削邊緣。當(dāng)進(jìn)行切削的時候，6軸(X、Y、Z、A、B和C)順著刀具在某一點的姿勢同時移動。從實驗結(jié)果中發(fā)現(xiàn)六軸控制超聲振動切削能在垂直面產(chǎn)生一銳角轉(zhuǎn)角。關(guān)鍵字：六軸控制切割、計算機(jī)輔助設(shè)計/計算機(jī)輔助制造系統(tǒng)，微型鉆，垂直銳角轉(zhuǎn)角,超聲振動刀具。1.緒論如果制造過程中的限制可以最小化或者消除，該產(chǎn)品的靈活性可極大發(fā)揮。如果象球頭立銑或者平頭銑刀這類回轉(zhuǎn)刀具用在加工一含有垂直銳角轉(zhuǎn)角的模具中，對于能清楚獲得有尖銳邊緣線的目標(biāo)形狀來說，這似乎是困難的。這是由于使用了與旋轉(zhuǎn)運動對稱的旋轉(zhuǎn)刀具的原因。在相鄰表面產(chǎn)生了類似圓弧的加工痕跡，如圖一所示。按照慣例，大部分垂面或者斜面可以靠將工件依照基準(zhǔn)設(shè)置在某一角度，并轉(zhuǎn)動整個基準(zhǔn)，或者靠將刀頭設(shè)置成某一角度并且進(jìn)給切刀的頭部，如圖2(a)所示。在這個過程中，在工件底部的鋒利的邊緣和垂面被加工出來。不過，如果對象是由兩個垂面組成的OHSC并且表面傾角是不一致的，由于在此過程中的切削方向是固定的并且僅僅局限于線性切割，目標(biāo)形狀是很難達(dá)到的。因此，這就需要大量的夾具和裝備來夾緊工件、使工件在機(jī)床上保持正確的位置并且在加工的過程中支撐工件。2圖2含有懸垂面的銳角轉(zhuǎn)角的加工方法來生產(chǎn)這種外形的其他可能的方法就是多主軸放電加工(EDM)，如圖2（b）所示。然而,即使是用這種方法，也很難或者根本不可能生產(chǎn)出一含有不同角度的OHSC。這需要6個自由度來充分地執(zhí)行可以產(chǎn)生目標(biāo)形狀的加工。在以往的研究中，超聲波振動被應(yīng)用在車削可塑性材料和銑削玻璃纖維加強(qiáng)型材料上。應(yīng)用超聲波振動的切削力大大減少。然而，在先前的過程中，工件被旋轉(zhuǎn)或者移向切削刀具，后來一次加工被限制用2到3軸控制。在其他領(lǐng)域的研究中，多軸控制機(jī)床習(xí)慣于一步完成一次加工，這就產(chǎn)生了擁有高精度、高質(zhì)量和較少加工時間的工件成品。在這項研究中，使用非旋轉(zhuǎn)切削工具結(jié)合超聲振動的使用的6軸控制切削，如圖2(C)所示。它適用于審查OHSC構(gòu)成方法的有效性。加工時，C軸和X，Y，Z，A或者B軸同時使非旋轉(zhuǎn)刀具旋轉(zhuǎn)。軸的運動是基于刀具的姿勢和已經(jīng)開發(fā)的CAM軟件所產(chǎn)生的切削點。CAM系統(tǒng)產(chǎn)生一自由關(guān)聯(lián)的刀具路徑以保證切削過程的安全。6軸控制機(jī)床輕松地具備了加工OHSC的能力，是因為6個自由度使形成需要的產(chǎn)品外形得以充分發(fā)揮。同時，考慮到點鉆刀具在切削操作中的尺寸和硬度，在使用超聲3振動使切削力大大削減之后，其才得以利用。2.實驗程序?qū)嶒灢襟E如圖3所示，其中工件安裝在6軸控制加工的工作臺中心。borebytetool安裝在使用了轉(zhuǎn)接器的超聲振動刀具上。該超聲振動刀具被圓周式的安裝在6軸控制加工中心上。在以往的研究中，超聲波振動被應(yīng)用在車削可塑性材料和銑削玻璃纖維加強(qiáng)型材料上。應(yīng)用超聲波振動的切削力大大減少。然而，在先前的過程中，工件被旋轉(zhuǎn)或者移向切削刀具，后來一次加工被限制用2到3軸控制。在其他領(lǐng)域的研究中，多軸控制機(jī)床習(xí)慣于一步完成一次加工，這就產(chǎn)生了擁有高精度、高質(zhì)量和較少加工時間的工件成品。在這項研究中，使用非回轉(zhuǎn)切削工具結(jié)合超聲振動的使用的6軸控制切削，如圖2(C)所示。它適用于審查OHSC構(gòu)成方法的有效性。加工時，C軸和X，Y，Z，A或者B軸同時使非旋轉(zhuǎn)刀具旋轉(zhuǎn)軸的運動是基于刀具的姿勢和已經(jīng)開發(fā)的CAM軟件所產(chǎn)生的切削點。CAM系統(tǒng)產(chǎn)生一自由關(guān)聯(lián)的刀具路徑以保證切削過程的安全。6軸控制機(jī)床輕松地具備了加工OHSC的能力，是因為6個自由度使形成需要的產(chǎn)品外形得以充分發(fā)揮。同時，考慮到點鉆刀具在切削操作中的尺寸和硬度，在使用超聲振動使切削力大大削減之后，其才得以利用。2.1多軸機(jī)床工具和微型鉆孔器被用來研究的6軸加工中心如圖4所示。加工中心準(zhǔn)備有多軸CNC加工刀具。該6軸控制機(jī)床有3個轉(zhuǎn)動軸A，B和C。它是由5軸控制加工中心再在主軸上加上一個C功能軸組成的，這種5軸加工中心有2個旋轉(zhuǎn)軸，即旋轉(zhuǎn)的可傾斜工作臺的A4軸和旋轉(zhuǎn)的可標(biāo)志工作臺的B軸。X、Y、Z的最小位移為1微米，A、B和C軸的最小旋轉(zhuǎn)量是0.36弧度每秒。由于OHSC的切削，A軸用來確定邊緣面和銳角的傾角角度、B軸用來使工件轉(zhuǎn)動、C軸用來確定刀具的切削方向，X、Y軸來確定進(jìn)給方向，同時，切削深度由Z軸確定。圖5顯示了用于研究的非旋轉(zhuǎn)刀具(borebytetool).它通常是由經(jīng)常用于6軸控制切削的鎢炭化物組成的。刀具的總長和直徑分別為70毫米和6毫米。2.2超聲波振動工具圖6是一種商業(yè)上可用的用于研究的超聲振動刀具(SB-150:電化鈷)。該USV應(yīng)用于切削工具。為了完成一次有效率的和有效的振動切削，振動方向必須與切削方向設(shè)置平行。由于振動方向并不總是與進(jìn)給方向平行，微型