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专利号: 2019101266575
申请人: 沈阳航空航天大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 机床;其他类目中不包括的金属加工
更新日期:2024-08-07
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种多场耦合加热辅助钻削方法,采用一种多场耦合加热辅助钻削装置实现,该装置包括导电滑环、测力仪、激光预热系统和电加热辅助钻削系统;

所述导电滑环为圆环结构,所述导电滑环安装在钻床主轴上,且导电滑环与钻床主轴通过绝缘体一连接,导电滑环与钻床主轴之间设有套筒,所述钻床主轴的下方通过钻卡头与钻头连接,钻床主轴与钻卡头之间设有绝缘胶,用以保证钻床主轴与钻头绝缘,所述导电滑环与钻头电连接,所述钻头的下方设有工件,所述工件的下方与绝缘体二连接,所述绝缘体二安装在测力仪上;

所述激光预热系统包括工控机、激光发生器和激光头,所述工控机与激光发生器的输入端连接,所述激光发生器的输出端与激光头连接,所述激光头设置在工件的上方;

所述电加热辅助钻削系统包括电源,所述电源的一端与导电滑环连接,所述电源的另一端与工件连接,所述电源的一端与工件相连的连接线上串联有电流表和取样电阻,所述取样电阻上并联有电压表,所述电源的另一端与导电滑环相连的连接线上串联有等效电阻和电感;

其特征在于,多场耦合加热辅助钻削方法包括以下步骤:

步骤一、安装工件,将工件与绝缘体二连接,并一起安装在测力仪上,再将测力仪固定在工作台上,将导电滑环通过绝缘体一安装到钻床主轴上,并调整好安装间隙,保持对中性,将钻头通过钻卡头安装在钻床主轴上,并调正;

步骤二、安装电加热辅助钻削系统,将钻头与工件表面轻轻接触,将导电滑环、钻头、工件、电流表、取样电阻、电压表、电源、等效电阻和电感连接成闭合回路;

步骤三、设定激光预热系统参数,根据设定温度场,通过有限元仿真方法确定激光功率、加热时间和激光光斑直径;

步骤四、设定电加热辅助钻削系统参数,电加热辅助钻削系统参数包括加热电流和通电时间;

步骤五、设定钻削加工工艺参数,在钻床上设定转速和进给量;

步骤六、加工,打开激光发生器、测力仪和电源,通过激光头将工件表面温度预热至设定温度场,关闭激光发生器,启动钻床,根据步骤五中设定的转速和进给量开始钻削,钻削的过程中通过测力仪采集钻削力和扭矩,同时,通过电源控制钻削过程中的加热电流,使工件表面温度保持在设定温度场;

步骤七、加工完成,关闭电源、钻床和测力仪。

2.根据权利要求1所述的一种多场耦合加热辅助钻削方法,其特征在于,所述测力仪固定在工作台上。

3.根据权利要求1所述的一种多场耦合加热辅助钻削方法,其特征在于,所述电源为直流脉冲电源。

4.根据权利要求1所述的一种多场耦合加热辅助钻削方法,其特征在于,所述加热电流通过钻头与工件接触区的加热电阻确定。

5.根据权利要求1所述的一种多场耦合加热辅助钻削方法,其特征在于,所述设定温度场为钻头材料和工件材料的硬度差值为最大值时的温度。