超声振动切削的优势特点及应用范围

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。