[01072582]新一代超声高速加工中心研制及关键技术攻关

该项目成果新一代超声高速加工中心具备超声铣削、钻削以及磨削功能,为国内难加工材料的高效精密加工,特别是对高体分金属基复合材料、碳纤维复合材料、硬脆材料的高效加工提供了有力手段.应用局部共振理论,基于超声波波导传输方程,建立超声振动高速加工中心声学系统的理论模型,设计出超声振动高速加工中心声学系统.应用电磁感应原理,设计出了非接触电信号传输系统,研制出了适合高速振动高速加工中心的装备. 主要技术性能指标:(1)采用非接触式电信号传输装置来实现旋转超声振动加工系统中电信号的传输,以取代现有碳刷、集流环直接接触的方式,从而避免了电信号直接接触传输中存在的积碳、打火以及旋转速度的限制.利用该装置能量传输率达到了98%;(2)自动频率跟踪功能的超声电源:研究的超声振动数字电源共振频率35KHz,实现了频率自动扫描和相移位置自动调整,达到了频率自动跟踪和换能器振幅的恒定控制,在±1K范围内频率自动跟踪可调,该电源比较完善的功率反馈环节,使其工作稳定,能有效满足超声高速加工;(3)研制的新一代夹心式大功率超声换能器,连续工作4小时,温度低于70度,功率达到300W,完全能满足超声加工中心的应用;(4)高速超声系列刀柄研制:常规的超声加工机床超声振动一般加在主轴上,这对原来的机床影响较大,该项目采用普通加工中心通用的刀柄接口形式,锥度7:24,刀柄形式BT40,刀具接口形式采用锥度连接,可以有效的避免能量损耗,能量损耗率低于2%;(5)难加工材料在立式高速超声切削加工条件下的切削特性:采用超声高速加工中心,对高体分金属基复合材料等难加工材料进行加工研究,材料去除率提高40%,刀具寿命提高5倍,切削力降低1/3,切削温度降低一倍,表面质量提高一个等级.