本發(fā)明涉及拉刀刀尖磁性的調(diào)控方法，特別是涉及一種基于高頻脈沖電場(chǎng)和霧化噴射作用的臥式內(nèi)拉床拉刀刀尖磁性調(diào)控方法及裝置。

背景技術(shù)：

拉削加工是一種廣泛應(yīng)用于航空航天器械、海洋裝備和汽車關(guān)鍵零部件等領(lǐng)域的一種切削工藝，具有加工精度高、加工范圍廣、生產(chǎn)效率高和操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)有的拉削加工在加工過(guò)程中為了提高刀具的耐磨性及潤(rùn)滑度，通常會(huì)依賴于切削液霧化作用。雖然這在加工過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一定的積極作用，但同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生一定的負(fù)面效應(yīng)，影響刀具的加工效果與壽命。

而申請(qǐng)專利號(hào)201310670859.9的專利發(fā)明公開(kāi)了一種粉末高溫合金的渦輪盤(pán)榫槽的拉削加工方法。該方法依據(jù)粉末高溫合金渦輪盤(pán)的材料特性，對(duì)拉刀進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化拉刀的材料以提高拉刀的韌性和抗磨耗性能，優(yōu)化拉刀的齒升量以提高拉刀的耐磨性、拉削過(guò)程的平穩(wěn)性以及加工精確性，但是該方法的操作復(fù)雜，對(duì)溫度的要求嚴(yán)格而且熱處理后得到的粉末高溫合金渦輪盤(pán)的質(zhì)量不能得以保證，因此運(yùn)用該方法后拉削刀具的耐磨性是否會(huì)提高將是一個(gè)值得探究的問(wèn)題。專利申請(qǐng)?zhí)?01220417863.3的專利公開(kāi)發(fā)明了一種切削液料屑回收裝置，該裝置包括傳輸機(jī)構(gòu)、儲(chǔ)液箱、收集箱等。此裝置可把儲(chǔ)液箱中切削液所含的金屬碎屑由磁排帶走，然后通過(guò)消磁裝置消磁后落到收集箱內(nèi)，處理后的切削液還可以再利用，可以減少切削液的損耗。如果拉削刀具加工后的粘屑也能得到有效的處理，二者結(jié)合，將會(huì)大大增加拉削刀具的壽命，提高生產(chǎn)效率。綜上所述，目前并沒(méi)有考慮到如何有效減小拉削刀具刀尖的磁性以及如何提高切削液的作用，也沒(méi)有出現(xiàn)應(yīng)用在拉削刀具上的消磁方法及裝置等。因此，研制一種拉床拉刀刀尖磁性調(diào)控方法及裝置，將會(huì)為拉削加工行業(yè)的發(fā)展助一臂之力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有臥式內(nèi)拉床存在拉刀刀尖易磁化粘屑，且摩擦磨損較大等問(wèn)題，提供一種拉刀刀尖的磁性調(diào)控方法與裝置。該發(fā)明是一種基于磁性切削液霧化作用，在拉削加工前對(duì)刀尖定向增磁的方法；是基于高頻脈沖電場(chǎng)，在拉削加工后對(duì)刀尖消磁的方法；是一種以稀土永磁微納顆粒、油(植物油)、表面活化劑和水為切削液原料，經(jīng)超聲乳化制備和氣動(dòng)噴射作用來(lái)調(diào)控刀尖磁性的方法；是一種在拉刀刀尖施加高頻高壓脈沖電場(chǎng)作用來(lái)調(diào)控刀尖磁性的方法；是一種可根據(jù)拉削加工需要，磁性可控型切削液超聲乳化制備和氣動(dòng)噴射裝置；是一種可根據(jù)拉刀刀尖消磁需求，頻率和電壓幅值可調(diào)型高壓脈沖電場(chǎng)產(chǎn)生與作用裝置。

本發(fā)明臥式內(nèi)拉床拉刀刀尖磁性調(diào)控方法，包括如下步驟：

步驟一、向刀齒噴射磁性切削液，對(duì)拉刀進(jìn)行清洗的同時(shí)，對(duì)刀齒進(jìn)行定向磁化；

步驟二、拉刀開(kāi)始加工工件；

步驟三、拉刀移動(dòng)過(guò)程中高壓脈沖電源產(chǎn)生幅值大于380v且頻率大于1khz的交流電，驅(qū)動(dòng)電極對(duì)已加工過(guò)工件的拉刀刀齒放電，擾亂拉刀刀齒的磁場(chǎng)，使沾屑不能被磁化，從拉刀刀尖掉落；

步驟四、高壓脈沖電源停止供電，拉刀復(fù)位。

所述交流電的幅值為500v、頻率為5khz。

所述的磁性切削液包括100份重量份數(shù)的以下原料：稀土永磁微納顆粒1-5份、表面活性劑1-5份、油1-5份、其余為水，其中稀土永磁微納顆粒、表面活性劑和油所占重量份數(shù)相同。

本發(fā)明臥式內(nèi)拉床拉刀刀尖磁性調(diào)控裝置，包括切削液噴射裝置、高壓脈沖電源和電極。所述的電極固定在拉床上，且位于已加工過(guò)工件的拉刀刀齒兩側(cè)；所述的高壓脈沖電源驅(qū)動(dòng)電極放電。所述的切削液噴射裝置包括超聲電源、節(jié)流閥、超聲攪拌器、噴頭、蛇形管、導(dǎo)管和閥塊；導(dǎo)管穿過(guò)閥塊；所述的閥塊開(kāi)設(shè)有兩端均開(kāi)放的導(dǎo)氣孔，導(dǎo)氣孔的側(cè)壁開(kāi)設(shè)入氣孔；所述的導(dǎo)管穿過(guò)導(dǎo)氣孔，入氣管道的出氣口連通入氣孔；導(dǎo)管的入液端侵入盛有磁性切削液的儲(chǔ)液箱內(nèi)，出液端套置蛇形管；蛇形管的入氣口連通導(dǎo)氣孔遠(yuǎn)離儲(chǔ)液箱的那端，蛇形管的出氣口處設(shè)有噴頭；導(dǎo)管的出液口設(shè)置在噴頭內(nèi)；導(dǎo)氣孔兩端及入氣孔外端均設(shè)有堵頭，入氣管道和導(dǎo)管上均設(shè)有節(jié)流閥。所述的超聲電源驅(qū)動(dòng)設(shè)置在儲(chǔ)液箱內(nèi)的超聲攪拌器。

所述的高壓脈沖電源包括橋式整流電路、全橋逆變電路、dsp控制器和電壓信號(hào)采集電路；220v交流電壓通過(guò)emi濾波電路濾除雜波和干擾信號(hào)，然后通過(guò)橋式整流電路變?yōu)橹绷麟妷?；直流電壓通過(guò)lc濾波電路濾除諧波成分，將所得母線電壓經(jīng)過(guò)壓保護(hù)電路后為dsp控制器供電；同時(shí)，dsp控制器控制驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)全橋逆變電路發(fā)生全橋逆變，將母線電壓變?yōu)榻涣麟妷?，同時(shí)濾除諧波成分；全橋逆變及濾除諧波后的交流電壓通過(guò)諧振檢測(cè)電路抑制諧振的干擾，最后通過(guò)升壓變壓器升壓輸出；同時(shí)電壓信號(hào)采集電路將采集到的升壓變壓器輸出電壓經(jīng)隔離及信號(hào)調(diào)理電路反饋給dsp控制器，dsp控制器控制升壓變壓器穩(wěn)定輸出電壓。dsp控制器與上位機(jī)通過(guò)串口通信。升壓變壓器輸出的交流電壓驅(qū)動(dòng)電極放電。

本發(fā)明具有的有益效果：

本發(fā)明在拉刀加工工件前基于磁性切削液噴射裝置對(duì)拉刀刀齒定向增磁，起到潤(rùn)滑，減小磨損的作用；拉刀加工工件后基于高壓脈沖電源擾亂拉刀刀尖磁場(chǎng)，使粘屑不能被磁化，粘屑便會(huì)從刀齒上掉落，以解決由于加工過(guò)程的摩擦和極壓，產(chǎn)生附加磁性而粘屑的問(wèn)題，有效減小拉刀磨損，提高其工作壽命。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明臥式內(nèi)拉床拉刀刀尖磁性調(diào)控裝置的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明中切削液噴射裝置的噴射原理圖。

圖3為本發(fā)明中高壓脈沖電源的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。

圖4為本發(fā)明中電極的安裝示意圖。

附圖標(biāo)記說(shuō)明：

01-拉床、0101-導(dǎo)套、0102-端板、0103-夾刀裝置、0104-溜板、0105-接桿、0106-導(dǎo)向柱、0107-床身、0108-主油缸、02-拉刀、03-工件、04-切削液噴射裝置、0401-超聲電源、0402-節(jié)流閥、0403-超聲攪拌器、0404-磁性切削液、0405-刀齒、0406-噴頭、0407-蛇形管、0408-導(dǎo)管、0409-閥塊、0410-壓縮空氣、05-高壓脈沖電源、0501-emi濾波電路、0502-橋式整流電路、0503-lc濾波電路、0504-母線電壓、0505-過(guò)壓保護(hù)電路、0506-dsp控制器、0507-全橋逆變電路、0508-諧振檢測(cè)電路、0509-升壓變壓器、0510-電壓信號(hào)采集電路、0511-隔離及信號(hào)處理電路、0512-上位機(jī)、0513-串口、06-電極、07-抱箍、08-固定板。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。

如圖1所示，臥式內(nèi)拉床拉刀刀尖磁性調(diào)控方法，包括如下步驟：

步驟一、將拉刀02平放至夾刀裝置0103，通過(guò)夾刀裝置夾持拉刀；且拉刀02嵌入導(dǎo)套0101開(kāi)設(shè)的滑槽內(nèi)；

步驟二、將工件03套在導(dǎo)套0101上；導(dǎo)套0101通過(guò)端板0102固定在床身0107上；

步驟三、切削液噴射裝置04通過(guò)噴頭0406向刀齒噴射磁性切削液，對(duì)拉刀刀齒進(jìn)行定向磁化；

步驟四、拉刀02開(kāi)始加工工件03；

步驟五、拉刀02移動(dòng)過(guò)程中高壓脈沖電源05產(chǎn)生高頻高壓電場(chǎng)，驅(qū)動(dòng)電極06對(duì)已加工過(guò)工件03的拉刀02刀齒放電，打亂拉刀刀齒的磁場(chǎng)，使沾屑不能被磁化，從拉刀刀尖掉落；

步驟六、高壓脈沖電源停止供電，拉刀02復(fù)位。

上述為一次拉削過(guò)程，重復(fù)步驟一至步驟六可實(shí)現(xiàn)多次拉削。

如圖1所示，臥式拉床拉刀刀尖磁性調(diào)控裝置，包括切削液噴射裝置04、高壓脈沖電源05和電極06。

拉刀02加工工件03之前，切削液噴射裝置04通過(guò)噴頭06向刀齒定向噴射磁性液體，起到潤(rùn)滑和減小刀具磨損的作用。拉床01上主油缸0108的活塞桿通過(guò)接桿0105固定溜板0104，溜板0104上夾刀裝置0103夾持拉刀02，從而主油缸0108驅(qū)動(dòng)拉刀進(jìn)行加工，導(dǎo)向柱0106對(duì)溜板起導(dǎo)向作用；高壓脈沖電源驅(qū)動(dòng)電極對(duì)加工過(guò)程中已經(jīng)從工件03內(nèi)孔穿出的拉刀02刀齒放電，擾亂其磁場(chǎng)，使粘屑不能被磁化，粘屑便會(huì)從刀齒上掉落，以解決由于加工過(guò)程的摩擦和極壓，產(chǎn)生附加磁性而粘屑的問(wèn)題。

圖2即為切削液噴射裝置原理示意圖，切削液噴射裝置包括超聲電源0401、節(jié)流閥0402、超聲攪拌器0403、噴頭0406、蛇形管0407、導(dǎo)管0408和閥塊0409；閥塊0409通過(guò)螺釘固定在拉床上，閥塊0409開(kāi)設(shè)有兩端均開(kāi)放的導(dǎo)氣孔，導(dǎo)氣孔的側(cè)壁開(kāi)設(shè)入氣孔；導(dǎo)管0408穿過(guò)導(dǎo)氣孔，入氣管道的出氣口連通入氣孔；導(dǎo)管的入液端侵入儲(chǔ)液箱內(nèi)，出液端套置蛇形管0407；蛇形管0407的入氣口連通導(dǎo)氣孔遠(yuǎn)離儲(chǔ)液箱的那端，蛇形管0407的出氣口處設(shè)有噴頭0406；導(dǎo)管的出液口設(shè)置在噴頭內(nèi)；導(dǎo)氣孔兩端及入氣孔外端均設(shè)有用于密封的堵頭，入氣管道和導(dǎo)管上均設(shè)有節(jié)流閥0402；啟動(dòng)超聲電源0401帶動(dòng)超聲攪拌器0403把儲(chǔ)液箱內(nèi)的乳化液攪拌成混合均勻的磁性切削液0404，該磁性切削液包括100份重量份數(shù)的以下原料：稀土永磁微納顆粒(稀土永磁材料制作的微納米顆粒)1-5份、表面活性劑1-5份、油1-5份、其余為水，其中稀土永磁微納顆粒、表面活性劑和油所占重量份數(shù)相同。本實(shí)施例中，稀土永磁微納顆粒(稀土永磁材料制作的微納米顆粒)2份、表面活性劑2份、油2份、水94份。0.6-0.8mpa的壓縮空氣0410依次經(jīng)入氣管道、入氣孔和導(dǎo)氣孔進(jìn)入蛇形管，然后由噴頭噴出，從而在導(dǎo)管0408中形成真空狀態(tài)，而導(dǎo)管的入液口有壓強(qiáng)作用，磁性切削液0404由于氣壓差進(jìn)入導(dǎo)管0408，壓縮空氣將磁性切削液霧化最終由導(dǎo)管0408的噴頭0406定向噴向刀齒0405，入氣管道上的節(jié)流閥0402控制氣體流量，導(dǎo)管上的節(jié)流閥0402控制液體流量。

圖3即為高壓脈沖電源系統(tǒng)原理圖。如圖3所示，220v交流電壓通過(guò)emi濾波電路0501濾除雜波和干擾信號(hào)，然后通過(guò)橋式整流電路0502變?yōu)橹绷麟妷?；直流電壓通過(guò)lc濾波電路0503濾除諧波成分，將所得母線電壓0504經(jīng)過(guò)壓保護(hù)電路0505后為dsp控制器0506供電；同時(shí)，dsp控制器控制驅(qū)動(dòng)電路0514驅(qū)動(dòng)全橋逆變電路0507發(fā)生全橋逆變，將母線電壓0504變?yōu)榻涣麟妷海瑫r(shí)濾除諧波成分；全橋逆變及濾除諧波后的交流電壓通過(guò)諧振檢測(cè)電路0508抑制諧振的干擾，最后通過(guò)升壓變壓器0509升壓輸出；同時(shí)電壓信號(hào)采集電路0510將采集到的升壓變壓器0509輸出電壓經(jīng)隔離及信號(hào)調(diào)理電路0511反饋給dsp控制器，dsp控制器控制升壓變壓器0509將輸出電壓穩(wěn)定在輸出幅值為500v、頻率為5khz。dsp控制器與上位機(jī)0512通過(guò)串口0513通信。升壓變壓器0509輸出的交流電壓驅(qū)動(dòng)電極放電，電極作用刀齒達(dá)到消磁的目的。

電極作用于刀齒的示意圖如圖4所示。電極06通過(guò)抱箍07固定在固定板08上，固定板08固定在拉床01上。

本發(fā)明在拉刀加工工件前基于磁性切削液噴射裝置對(duì)拉刀刀齒增磁，起到潤(rùn)滑，減小磨損的作用；拉刀加工工件后基于高壓脈沖電源消磁，使沾屑掉落，不影響拉刀的再次使用，有效減小拉刀磨損，提高其工作壽命。