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实用技术

振动切削技术

一、 振动切削应用的目的

  应用各种类型的“振动切削”系统及装备,快速增强现有制造装备和生产线的制造能力,从加工效率、加工质量、加工成本等不同角度解决常规加工工艺的“瓶颈性”加工难题,突破传统加工的观念和落后局面,实现机械产品快速研制、高附加值、持久寿命等最终目标。

二、 振动切削基本原理

  振动切削技术是在刀具或工具上附加一个或多个不同方向的低频或超声振动,使传统加工的连续接触加工变成间断、瞬间、往复的断续接触加工。振动加工的核心技术是振动器、振动电源及机床设备。振动加工系统可以做成专用机床式、机床附件式、专用工具式、机器人式。

三、 振动切削工艺优势

1、 难加工材料:

  高强度材料(高温合金、钛合金、不锈钢、高强钢等)――振动攻丝:可用国产普通丝锥实现高效自动攻丝,仅从节省特殊丝锥的高昂费用上,即可很快收回振动攻丝的设备投入资金。

  脆性材料(石英玻璃、强化玻璃、陶瓷等)――振动打孔:可实现无崩边,无云纹的理想孔表面。

  粘性材料(炮钢、铝等)――振动铰孔:消除积屑瘤引起的表面深沟划痕,粗糙度降低1~2级。

2、 难加工结构:

  弱刚度结构(薄壁筒、细长杆等)――振动车削:切削力可降低到1/10以下,加工变形显著降低。

  微小型零件(微腔体)――椭圆振动切削:切削力可降低到1/100,工艺系统变形显著降低。

  难达到结构(死角、曲面、阶梯面)――振动研抛:精度提高一级以上,研抛效率提高2倍以上。

  微孔――振动微孔钻:可用国产普通微钻头实现高效自动微钻,显著节省钻头和加工工时。

  斜孔――振动斜孔钻:可实现斜孔钻削的平稳入钻和出钻,钻头寿命显著提高。

  小深孔――振动小深孔钻:可实现f2mm以下,40以上深径比的高效钻削,回退次数减少10倍以上。

  大深孔――振动深孔枪钻、振动深孔套料:实现振动断屑,可显著减小排屑空间,改善钻头刚性,提高钻削效率和材料利用率。

  阶梯深孔、微锥深孔――振动深孔镗:实现振动断屑,抑制镗杆的径向颤振和振纹,提高镗削效率。

3、 难加工表面完整性:

  持久稳定――振动去毛刺:去除流量孔和节流棱边的毛刺,保证流量或雾化的稳定性。

  持久寿命――振动挤压强化:消除镀层表面和内部缺陷,实现表面压应力,提高气密性和疲劳寿命。

  持久精度――振动少无应力切削、振动去内部应力:消除表面和内部应力,持久保持精度。

四、 振动切削对传统工艺的突破

  以钻削代替高能打孔――部分取代电火花加工和激光加工,实现无再铸层、无毛刺高效钻削。

  以车削代替磨削――部分省去磨削等精加工工序,总体加工效率提高。

  以自动攻丝代替手工攻丝――彻底扭转难加工材料攻丝、小孔攻丝、盲孔攻丝手工攻丝的落后局面。

  以自动抛磨代替手工抛磨――彻底扭转复杂型面、死角、阶梯面手工研抛的落后局面。

  以椭圆振动切削代替高速铣削――从根本上解决微小型零件无法实现高速铣削难题。

五、北航实用振动切削技术

1、振动攻丝技术


振动攻丝原理             振动攻丝设备例

难加工材料振动攻丝效果:
  平均攻丝扭矩下降15倍以上!
  机攻代替手工!不断锥!丝锥寿命成倍提高!
  国产丝锥代替进口昂贵丝锥!成本成倍下降! 

设备形式:
  立式机床、摇臂式机床、摇架式机床等。

2、振动钻铰孔技术


振动钻孔原理                  振动钻孔设备例

振动钻铰孔效果:
  断屑排屑效果好!
  钻削力成倍降低!钻头寿命成倍提高!
  入钻精度高!深孔钻直线度高!出口毛刺小!

设备形式:
  立式机床、卧式机床、摇臂式机床等。
  手钻工具、自动进给钻工具、机器人钻等

3、振动镗孔技术


振动镗孔原理                     振动镗孔设备例

振动镗孔效果:
  镗削力成倍降低!镗孔精度成倍提高!
  抑制镗杆颤振,表面粗糙度降低!
  断屑排屑效果好!

设备形式:
  卧式机床、自动进给镗工具等。

4、振动车削技术


振动车削原理                            振动车削设备例

振动车削效果:
  车削力成倍降低!车削精度成倍提高!
  抑制车削颤振,表面粗糙度降低!
  难加工材料切削的刀具寿命显著提高!

设备形式:
  普通车床、数控车床、超精车床等。

5、振动挤压技术

 
振动挤压原理                         振动挤压设备例

振动挤压效果:
  同样挤压变形下挤压力成倍降低!
  抑制挤压缺陷,表面粗糙度降低!
  难加工材料挤压的工具寿命显著提高!

设备形式:
  普通车床、数控车床、气动工具等。

6、振动铣削技术


振动铣削原理                         振动铣削设备例

振动铣削效果:
  铣削力成倍降低!薄壁件铣削精度提高!
  铣削缺陷减少,表面粗糙度降低!
  难加工材料铣削的刀具寿命显著提高!

设备形式:
  普通铣床、加工中心、微型铣床等。


 生物制造技术

一、 生物方式制造的目的

  应用各种生物方式制造方法,快速制造表面复杂结构,从加工能力、产品功能、加工效率、加工成本等不同角度解决常规微纳制造的“瓶颈性”制造难题,突破传统物理、化学方式制造的理念和原理,实现节能、环保等高科技产品的仿生研制、高附加值、多功能复合等最终目标。

二、 生物方式制造的基本原理

  直接以生物为手段,利用生物生理特征、形体特征、材质特征、成形特征、组织特征、遗传特征等,实现生物去除加工、生物约束成形、生物复制成形、生物连接成形、生物生长成形、生物自组织成形、生物组装成形等生物方式制造方法。生物方式制造技术包括生物方式制造工艺、生物方式制品、生物方式制造设备等。

三、 生物方式制造的工艺优势

1、复杂表面形貌

  直接以生物原型表面形貌为模板,实现快速复制仿生功能表面,制造成本低、效率高、节能环保,产品附加值提高。

2、微米颗粒形体

  直接以微生物细胞为微粒成形模板,实现快速批量化制造功能微粒,使微粒形体非常丰富,制造成本低,功能提高。

3、纳米界面连接

  直接以生物纳米结构为构形材料,实现纳米界面分子的连接、纳米结构构筑与键合,界面功能好、适应性强、成本低。

四、 生物方式制造对传统工艺的突破

  打破传统物理化学方式制造的界限,实现自然物质制造产品能力的顶层扩充。

  打破生命体与非生命体的界限,实现生物体与机械结构的融合与交叉应用。

  打破制造工艺与装备形式的界限,实现生物制造工艺与机械制造工艺的交叉。

五、 北航创立的生物方式制造技术

  1、生物去除加工

  2、生物约束成形

  3、生物复制成形

  4、生物连接成形

  5、生物生长成形

  6、生物自组织成形

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