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1、现代先进制造技术基础超声波振动切削加工 姓名：姓名：学号：学号：时间：时间：2013.4.80、前言l随着宇航、原子能、军工、电力等行业的快速随着宇航、原子能、军工、电力等行业的快速发展，对产品的材料性能提出了更高的要求，发展，对产品的材料性能提出了更高的要求，这些材料具有高硬度、高强度、低塑性和高脆这些材料具有高硬度、高强度、低塑性和高脆性、有微观硬质点或夹杂物特点，被称为难加性、有微观硬质点或夹杂物特点，被称为难加工材料，工材料， 这些材料在加工过程中切削力加大，这些材料在加工过程中切削力加大， 切削温度高，切削温度高， 刀具耐用度下降，已加工表面刀具耐用度下降，已加工表面质量恶化，切削过
2、程难以控制，这些问题造成质量恶化，切削过程难以控制，这些问题造成加工效率低和表面质量下降。加工效率低和表面质量下降。l近年来，近年来， 科研人员尝试用超声振动切削来加科研人员尝试用超声振动切削来加工上述难加工材料，取得了一定的效果。实验工上述难加工材料，取得了一定的效果。实验表明，超声振动切削技术在相当大的程度上可表明，超声振动切削技术在相当大的程度上可以解决难加工材料切削中很多关键的技术问题，以解决难加工材料切削中很多关键的技术问题，比传统切削技术有明显的优势。比传统切削技术有明显的优势。1、超声波振动切削技术基本概念 超声波振动切削技术是把超声波振动的力有规超声波振动切削技术是把超声波振动
3、的力有规律地加在刀具上，使刀具周期性地切削和离开律地加在刀具上，使刀具周期性地切削和离开工件的加工技术，是结合超声波技术和传统切工件的加工技术，是结合超声波技术和传统切削工艺的一种新型切削技术。削工艺的一种新型切削技术。2、超声波振动切削技术基本原理l超声波振动切削的基本原理就是通过在切削刀具上施超声波振动切削的基本原理就是通过在切削刀具上施加某种有规律的、可控的振动，使切削速度、背吃刀加某种有规律的、可控的振动，使切削速度、背吃刀量发生周期性的改变，从而得到特殊的切削效果的方量发生周期性的改变，从而得到特殊的切削效果的方法。法。振动切削实验设备3、振动的方式切向振动径向振动超声波椭圆振动4、
4、超声波振动切削过程的特点l在切削过程中，刀具前面不是始终与工件保持在切削过程中，刀具前面不是始终与工件保持接触状态，而是处于有规律的接触、分离状态；接触状态，而是处于有规律的接触、分离状态；l有规律的脉冲冲击切削力取代了连续切削力；有规律的脉冲冲击切削力取代了连续切削力；l刀具刀具(或工件或工件)的有规律强迫振动取代了刀具和工的有规律强迫振动取代了刀具和工件无规律的自激振动；件无规律的自激振动；l切削力大部分来自刀具（或工件）的振动，刀切削力大部分来自刀具（或工件）的振动，刀具（或工件）的运动仅是为了满足工件加工几何具（或工件）的运动仅是为了满足工件加工几何形状而设置的。形状而设置的。5、超声
5、波振动切削技术的优点l和传统切削技术相比，超声振动切削具有如下和传统切削技术相比，超声振动切削具有如下优点：优点：l(1) 超声振动切削可减少切屑变形区的塑性变超声振动切削可减少切屑变形区的塑性变形和摩擦，减小切削力，形和摩擦，减小切削力， 降低切削温度，降低切削温度， 显显著提高刀具的寿命；著提高刀具的寿命；l(2) 加工质量好，精度高，工件表面粗糙度值加工质量好，精度高，工件表面粗糙度值小，小， 圆度好；圆度好；l(3) 减少工件上积屑瘤的生成减少工件上积屑瘤的生成, 提高工件加工表提高工件加工表面质量。面质量。超声波振动切削与传统切削刀具磨损的比较切削速度：90m/min进给量：0.1m
6、m/rev切削时间：20min刀具材料：CBN加工材料：低合金钢超声波振动切削与传统切削切削力的比较超声波振动切削与传统切削加工表面粗糙度的比较加工零件成品6、结论l超声波振动在很大程度上改善了传统的加工方法，在超声波振动在很大程度上改善了传统的加工方法，在各种非金属脆硬材料加工方面得到广泛应用，取得了各种非金属脆硬材料加工方面得到广泛应用，取得了卓越的成绩。大量的试验研究和加工结果表明，超声卓越的成绩。大量的试验研究和加工结果表明，超声振动加工有能量集中、瞬间作用、快速切削的特性，振动加工有能量集中、瞬间作用、快速切削的特性，能有效地改变传统加工的切削机制，具有独特的加工能有效地改变传统加工
7、的切削机制，具有独特的加工工艺效果。工艺效果。l和源远流长的切削技术相比，超声振动切削技术在短和源远流长的切削技术相比，超声振动切削技术在短暂的发展历程中已经取得了令人欣慰的成绩，在工业暂的发展历程中已经取得了令人欣慰的成绩，在工业的不同方面得到了的应用。随着社会对材料提出更高的不同方面得到了的应用。随着社会对材料提出更高的要求，的要求， 随着新型难加工材料的不断出现，随着新型难加工材料的不断出现， 超声加超声加工技术将得到更大的发展，工技术将得到更大的发展， 有理由相信这门技术的未有理由相信这门技术的未来是很有前景的。来是很有前景的。l参考文献参考文献l1 日日隈部淳一郎隈部淳一郎.精密加工
8、振动切削精密加工振动切削( 基础与应用基础与应用) M.北京北京: 机械工业出版社机械工业出版社, 1985.l2 叶邦彦叶邦彦, 周泽华周泽华.超声振动切削改善硬脆材料加工性超声振动切削改善硬脆材料加工性的研究的研究J.华南理工大学学报华南理工大学学报( 自然科学版自然科学版) , 1994.l3 Chandra Nath, M.Rahman. A study on ultrasonic vibration cutting of low alloy steel.2007l4 Xinquan Zhang,A.Senthil Kumar,M.Rahman. Experimental study on ultrasonic elliptical vibration cutting of hardened steel using PCD tools .2011报告完毕报告完毕 谢谢！谢谢！
