超声振动切削的优势特点及应用范围.pdf

超声振动切削的优势特点及应用范围 一、超声波振动切削 振动切削是 20 世纪 60 年代发展起来的一种先进制造技术，它 通过在常规的切削刀具上施加高频振动，使刀具和工件发生间断性的 接触，从而使传统切削模式发生了根本性的变化。由此变化解决了传 统的切削加工中固有的难题，如切削中的振动和切削热变形等，从而 得到了优良的切削效果。 超声波振动切削能改善零超声振动切削技术，是把超声波振动的 力有规律地加在刀具上，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削工艺的一种新型切削技术。 工件加工表面质量与加工精度，能延长刀具寿命、提高切削效率、 扩大切削加工应用范围，可广泛地用于车、刨、铣、磨、螺纹加工及 不锈钢、淬硬钢、高速钢、钛合金、高温合金、冷硬铸铁以及陶瓷、 玻璃、石材等非金属材料加工等。 二、超声波振动切削原理 超声振动切削，是使刀具以 20-40KHz 的频率，沿切削方向高速振 动的一种特种切削技术。超声振动切削从微观上看是一种脉冲切削， 在一个振动周期中，刀具的有效切削时间很短，一个振动周期内绝大 部分时间里刀具与工件切屑完全分离，刀具与工件切屑断续接触，切 削热量大大减少，并且没有普通切削时的“让刀”现象。利用这种振 动切削，在普通机床上就可以进行精密加工，圆度、圆柱度、平面度、 平行度、直线度等形位公差主要取决于机床主轴及导轨精度，最高可 达到接近零误差，使以车代磨、以钻代铰、以铣代磨成为可能。与高 速硬切削相比，不需要过高的机床刚性，并且不破坏工件表面组织， 在曲线轮廓零件的精加工中，可以借助数控车床、加工中心等进行仿 形加工，可以节约高昂的数控磨床购置费用。 超声波振动切削用于各种难以磨削而对表面质量及精度要求较 高的零件的精加工，具有很大的优越性。超声波振动切削装置由超声 波发生器、换能器、变幅杆及刀具等四部分组成，由超声波发生器发 出的高频电讯号经换能器转化为高频机械振动，再由变幅杆将振动的 振幅放大并施加到道具上，一般将换能器与变幅杆组成的部件称为声 学头。 三、 超声振动切削的优势特点 1.切削力小，约为普通刀具切削力的1/3 — 1/10； 2.加工精度高； 3.切削温度低，工件保持室温状态； 4.不产生积屑瘤，工件变形小，没有毛刺； 5.粗糙度低，可接近理论粗糙度值； 6.被加工零件的 “刚性化”，即与普通切削相比，相当于工件刚 性提高； 7.加工过程稳定，有效消除颤振； 8.切削液的冷却，润滑作用提高； 9.刀具耐用度呈几倍到几十倍提高； 10.工件表面呈压应力状态，耐磨性、耐腐蚀性提高； 11.切削后的工件表面呈彩虹效果。 四、超声振动切削的应用范围 (一)难切削材料的加工 不锈钢、淬硬钢、高速钢、钛合金、高温合金、冷硬铸铁以及陶 瓷、玻璃、石材等非金属材料，由于力学、物理、化学等特性而难以 加工,如采用超声振动切削则可化难为易。 （二）难加工零件的切削加工 如易弯曲变形的细长轴类零件、小径深孔、薄壁零件、薄盘类零 件与小径精密螺纹以及形状复杂、加工精度与表面质量要求又较高的 零件。 (三)高精度、高表面质量工件的切削加工 (四) 排屑、断屑比较困难的切削加工 五、超声振动切屑的应用领域 广泛应用于航空、航天、军工等领域。