超声车刀加工系统和方法与流程

本技术涉及超声加工领域，特别是涉及一种超声车刀加工系统和方法。

背景技术：

1、超声波加工是指通过向加工工具或工件施加微米级超声频率的振动，并控制其振动频率、振动幅度及振动方向，使加工工具和工件产生周期性高频分离的加工方法。与传统加工相比，超声波加工技术对难加工金属材料、硬脆材料、复合材料等新型材料进行加工，在抑制微裂纹产生、降低切削力、延长刀具寿命、减少工件毛刺、提升加工效率等方面具有显著优势。

2、超声车刀是超声波加工技术中的关键工具，它在传统刀具的基础上加入了超声波传输装置和换能器，使得刀具在加工时能够产生高频振动。这种车刀通常由超声电源来驱动。在车床上加工工件时，可能需要使用多柄不同类型的超声车刀，为了适应这种情况，通常会为每柄超声车刀都配备一个专用的超声电源。但是，在一些工件的整个加工过程中，尽管需要用到多柄不同的超声车刀，但在任意时刻只需使用其中一柄，那么如果继续为每柄超声车刀都配备专用电源，则将导致系统结构过于复杂，并且增加了成本。

技术实现思路

1、本技术针对上述不足或缺点，提供了一种超声车刀加工系统和方法。其中，本技术根据第一方面提供了一种超声车刀加工系统，在一些实施例中，超声车刀加工系统包括数控系统、控制器、至少一个导通单元、超声电源和多柄超声车刀；超声电源通过至少一个导通单元连接该多柄超声车刀；

2、控制器，被配置为响应于接收到的换刀信息，向目标导通单元和超声电源分别发送基于目标车刀标识生成的第一指令以及基于目标车刀加工参数生成的第二指令，换刀信息包括目标车刀标识和目标车刀加工参数；

3、目标导通单元，被配置为响应于接收到第一指令，导通目标车刀标识对应的超声车刀和超声电源间的电路；

4、超声电源，被配置为响应于接收到第二指令，向目标车刀标识对应的超声车刀输出基于目标车刀加工参数生成的驱动信号，使得该超声车刀对被移动至目标车刀标识对应的加工位置的工件进行加工。

5、在一些实施例中，不同超声车刀对应的加工位置不同。

6、在一些实施例中，目标导通单元，还被配置为断开当前导通的超声车刀和超声电源间的电路，导通目标车刀标识对应的超声车刀和超声电源间的电路，并向控制器反馈目标车刀标识对应的超声车刀已与超声电源导通的已导通反馈信息。

7、在一些实施例中，控制器还被配置为从换刀信息解析出目标车刀标识和目标车刀加工参数。

8、在一些实施例中，超声车刀加工系统还包括数控系统，数控系统被配置为响应于换刀指令，向控制器发送换刀信息，控制工件移动至目标车刀标识对应的加工位置。

9、在一些实施例中，当导通单元的数量为多个时，该多个导通单元串联连接。

10、本技术根据第二方面提供了一种超声车刀加工方法，在一些实施例中，该方法应用于一种超声车刀加工系统；该方法包括：

11、控制器响应于接收到的换刀信息，向目标导通单元和超声电源分别发送基于目标车刀标识生成的第一指令以及基于目标车刀加工参数生成的第二指令，换刀信息包括目标车刀标识和目标车刀加工参数；

12、目标导通单元响应于接收到第一指令，导通目标车刀标识对应的超声车刀和超声电源间的电路；

13、超声电源响应于接收到第二指令，向目标车刀标识对应的超声车刀输出基于目标车刀加工参数生成的驱动信号，使得该超声车刀对被移动至目标车刀标识对应的加工位置的工件进行加工。

14、在一些实施例中，控制器向目标导通单元和超声电源分别发送第一指令以及第二指令的操作，包括：

15、控制器向目标导通单元发送第一指令，并同时向超声电源发送第二指令；或者，

16、控制器向目标导通单元发送第一指令，并按照预设时间间隔向超声电源发送第二指令；或者，

17、控制器向目标导通单元发送第一指令，在接收到目标导通单元发送的已导通反馈信息之后，向超声电源发送第二指令；已导通反馈信息表示目标导通单元已导通目标车刀标识对应的超声车刀和超声电源间的电路。

18、在一些实施例中，导通单元的数量为多个，目标导通单元指目标车刀标识对应的导通单元；控制器向目标导通单元发送第一指令之前，还包括：

19、控制器将目标车刀标识对应的导通单元确定为目标导通单元；判断当前导通的超声车刀对应的导通单元和目标导通单元是否相同；若相同，向目标导通单元发送第一指令；若不相同，控制当前导通的超声车刀对应的导通单元断开当前导通的超声车刀和超声电源间的电路，向目标导通单元发送第一指令。

20、在一些实施例中，目标导通单元响应于接收到第一指令，导通目标车刀标识对应的超声车刀和超声电源间的电路，包括：

21、目标导通单元检测目标车刀标识对应的超声车刀和超声电源间的电路之外的任一其他电路是否导通；若是，断开该其他电路，之后导通目标车刀标识对应的超声车刀和超声电源间的电路；若否，导通目标车刀标识对应的超声车刀和超声电源间的电路。

22、在一些实施例中，控制器响应于接收到换刀信息之前，还包括：控制器从换刀信息解析出目标车刀标识和目标车刀加工参数。

23、在一些实施例中，数控系统响应于换刀指令，向控制器发送换刀信息，控制工件移动至目标车刀标识对应的加工位置。

24、在一些实施例中，超声电源向目标车刀标识对应的超声车刀输出基于目标车刀加工参数生成的驱动信号的操作，包括：

25、超声电源根据第二指令携带的目标车刀加工参数进行脉冲宽频调制，得到电脉冲，对电脉冲进行放大处理和耦合处理，得到驱动信号，向目标车刀标识对应的超声车刀输出驱动信号。

26、在一些实施例中，目标车刀加工参数包括工作频率范围；超声电源向目标车刀标识对应的超声车刀输出基于目标车刀加工参数生成的驱动信号之后，该方法还包括：

27、超声电源获取目标车刀标识对应的超声车刀的实时谐振频率，以预设步长在工作频率范围检测实时谐振频率，对比实时谐振频率和驱动信号的当前信号频率；若实时谐振频率与驱动信号的当前信号频率的差的绝对值大于预设谐振频率差的阈值，则调整驱动信号的信号频率，直至实时谐振频率与驱动信号的信号频率的差的绝对值在预设谐振频率差阈值内。

28、在一些实施例中，该方法还包括：目标导通单元响应于目标车刀标识对应的超声车刀和超声电源间的电路未成功导通，发出警报。

29、在一些实施例中，数控系统向控制器发送换刀信息之前，该方法还包括：数控系统获取换刀指令关联的超声车刀标识作为目标车刀标识，获取目标车刀标识对应的加工参数作为目标车刀加工参数。

30、在本技术的上述实施例中，当工件需要使用多柄超声车刀进行加工且工件的整个加工过程中的任意时刻只需使用其中一柄超声车刀时，只需在超声车刀加工系统中配置一个超声电源，通过控制器和导通单元可以使该超声电源在任意时刻为当前加工工件需要使用的一柄超声车刀提供驱动信号，并且，超声车刀加工系统不需要配置用于收纳各超声车刀的刀库，也不需要配置用于换刀的刀具重新装夹机构，在加工工件的不同工序中只需通过导通单元为相关工序所用超声车刀通电，以及控制工件移动到相关工序所用超声车刀的加工位置处，即可使该超声车刀对工件进行加工，因此本实施例既能使用多柄超声车刀来加工工件，以满足工件的加工需求，又能简化超声车刀加工系统的系统结构，还能降低系统制造成本。