深孔加工的振动钻削与断屑

【摘要】本文结合生产实际，针对深孔加工存在的问题，通过切削实验，探讨了切屑形态变化与切削参数之间的关系，总结出断屑的最佳切削条件。

【关键词】深孔加工；振动钻削；断屑；加工精度

一、振动钻削简介

所谓振动切削就是在传统的切削过程中给刀具或工件以适当方向、一定频率和振幅的可控振动，使切削用量按给定的规律进行工作，一边切削，一边振动，形成一种本质上与传统切削过程不同的新颖的切削方式，实际上是一种脉冲切削。其突出特点：瞬时切削速度高；刀具与工件接触是间断的、变化的。

二、振动钻削机理

（1）振动切削原理。低频轴向振动钻孔是在钻头的轴向加上有规律的振动。钻孔时，工件旋转，钻头边进给边做轴向振动。振动切削时，根据刀具的振动频率和工件的运动速度的关系，均等地分割出工件上的lt的大小，并且使这一部分有规律地变形成为切屑。如图1所示。

切削时，lt越短，lt越容易变形。由于lt=v/f，那么，改变v 或f，都能控制lt的长度。振动切削的效果是受lt的大小影响的。决定振动切削性能的lt，在振动频率f一定的情况下，切削速度v 越低，lt就越短；在切削速度v一定的情况下，振动频率f越高，lt就越短。（2）振动钻削的断屑机理。假定以钻头开始切入的起始

深孔钻削用宏程序

此程序适用于加工中心深孔钻削；可用绝对和增量两种编程方式； G98(G99) G90(G91) G65(G66) P1 L_ X_ Y_ Z_ R_ Q_ D_ H_ F_ ; L_ ：指定固定循环的次数，增量时可指定多个孔的加工； X_ Y_：孔位坐标； Z_：为孔底坐标，增量时为孔底位置相对于H点平面的坐标； R_：为R点平面，增量时为相对于初始点的坐标； Q_：为钻孔过程中每次最小的进给量； D_：为钻孔过程中最大的进给量； H_：为钻削过程中是否退出R点的分界线； F_：进给速度； O1; #33=#5003 ; #32=#4003 ; #31=#4010 ; #27=0.12 ; N10 ; G00 X#24 Y#25 ; IF[#32EQ90] GOTO20 ; #30=#33+#18 ; #29=#30+#11 ; #28=#29+#26 ; GOTO30 ; N20 ; #30=#18 ; #29=#11 ; #28=#26 ; N30 ; #10=1. ; G00 G90 Z#30 ; #1=1. ; #2=2. ; N40 ; #1=2*#1; #2=#2/2 ; #100=#17*#10 ; #12=#30-[#7-#17]*#2*[#1-1.]-#100 ; IF[#12LE#28] GOTO60 ; G01G90Z#12F#9 ; IF[#12LT#29] GOTO50 ; G00Z[#12+#27] ; #10=#10+1. ; GOTO40 ; N50 ;

G00Z#30 ; Z[#12+#27] ; #10=#10+1. ; GOTO40 ; N60 ; G01G90Z#28F#9 ; IF[#31EQ98]GOTO70; G00G90Z#30 ; GOTO80 ; N70 ; G00Z#33 ; N80 ; G#32G#31 ; M99 ;

低频振动钻削振动装置

低频振动钻削振动装置在钻削中按照刀具和工件是否振动可分为刀具振动钻削和工件振动钻削，若是工件振动则必有一个装置带动工件振动，该装置也可以称为振动钻削工作台。 1关于工作台的振动采用工作台振动时，可以大大减少振动系统的复杂程度，降低了系统的改造难度，减少了工作量，最重要是减小了其他因素对所加振动的干扰。利用振动工作台，司以把振动装置做成机床附件，不需要对机床进行大的改动，使得装置的适用性大大提高。激振工作台时，工件和夹具成为惯性负载，其结构和质量的变化会对振幅输出造成影响，并改变振动台的动态性能。曲柄连杆式轴向振动钻削工作台将本装置安装于钻床工作台上，被加工零件安装于该装置工作台上。首先由通用变频器(图1中没画出)驱动电机1按要求转速转动，由皮带带动偏心轴3转动，偏心轴3与偏心轴套4组成双偏心轴结构则按事先调好的偏心量带动轴承5转动，轴承5推动压在其上的振动轴9，使振动轴9连带工作台10一起作预定振幅和频率的正弦振动，弹簧8通过弹簧支承7使振动轴9始终和轴承5接触。使工件沿钻床轴线作预定振幅和频率的正弦振动。钻床转速、进给也按要求调整好，则可实现振动钻削。当钻削小直径孔时，还可以采用手动进给来实现振动钻削。关于钻头的振动钻头激振的优缺点当激振钻头时，钻床主轴或传动系统的振动也会传到钻杆上，使得钻头的振动成为复合振动，不再只是所加的激励振动;同时钻头刚度低、加工时容易发生形变，是工艺系统的薄弱环节，这两方面使得传到钻头上的振动频率发生畸变、振幅损

失严重。当激振钻头时，需要对机床的主轴系统进行改造，难度大、技术水平要求高，容易对机床精度造成不良影响。当激振钻头时，惯性负载基本不变。两种振动方式的对比关于工作台的振动采用工作台振动时，可以大大减少振动系统的复杂程度，降低了系统的改造难度，减少了工作量，最重要是减小了其他因素对所加振动的干扰。利用振动工作台，司以把振动装置做成机床附件，不需要对机床进行大的改动，使得装置的适用性大大提高。关于钻头的振动激振工作台时，工件和夹具成为惯性负载，其结构和质量的变化会对振幅输出造成影响，并改变振动台的动态性能.当激振钻头时，惯性负载基本不变。低频振动钻削精密深孔实验分析及振动装置的研制 1实验研究分析应用振动切削技术，能解决难加工材料或难加工工序的精密深孔加工问题[f11f21我们对低频振动钻削精密深孔进行了较深入的实验研究[“]。研究中发现振动参数的选择对于断屑、表面质量及切削力等的影响很大:①振幅越大，深孔钻削时的断屑效果、孔表面质量越好。但振幅太大会带来其它问题，一是大振幅会增加刀具的磨损，影响刀具的寿命;二是大振幅使系统的振动和噪声加剧。因此对振动装置要求是能根据工件材料、刀具耐磨性、机床抗振性等因素调节振幅的大小，同时在结构设计上应考虑尽量降低系统的附加振动和噪音。②振动方式对断屑效果、孔表面加工质量、工具寿命都有直接影响。振动方式一般有轴向振动、周向振动和二者合成振动3种，具体的选择与工件材料、硬度、可切削性有关。轴向振动方式容易形成分离型切屑，适用于较软不易断屑的纯铝、纯铜等材料。但轴向振动时刀具与切削面的分离易造成刀具损坏，故淬火钢等较硬材料不宜选用这种方式，以免崩刃;周向振动一般为非分离型切屑，其断屑效果虽比普通切削强得多，但比轴向振动要差一些。但这种振动方式对刀具保护好，寿命长，适用于较硬易断屑的淬火钢等材料;轴向与周向的合成振动断屑效果最好，但刀具磨损也最严重，可用于难加工材料，如不锈钢等。如上所述，为满足不同的加工要求，需选用不同的振幅和振动方式。而振动切削效果的好坏，在很大程度上取决于振动切削装置。目前这种装置一般只能做单向振动，适用面较窄。我们在低频振动钻削精密深孔时，研制了一套机械式低频复合振动装置，能很好地满足上述调整振幅和选用各种振动方式的要求。该装置主要由偏心轮摆杆机构和滚珠丝杠螺母机构组成。现介绍如下。 2偏心轮摆杆机构偏心轮摆杆机构提供复合振动装置的振源。其机构运动简图如图1所示。电机1C2800r/min)经一级皮带传动，使偏心轴2产生6000r/ min的转速，偏心轴的旋转使摆杆3以及固联在摆杆上的滑块4产生100Hz的摆转振动。滑块的摆动振动将传递给与之相连的滚珠丝杠螺母机构5，从而带动枪钻头振动，这种机构结构紧凑，振动未经任何放大，较好地限制了系统的附加振动和噪音。

小孔径深孔钻削循环

钻小口径深孔循环(G83) 钻深孔循环重复下列步骤：在检测到过载扭矩信号（使用跳转信号）时，具有过载扭矩检测功能的轴杆使刀具收回，并在改变主轴转速和切削进给速度后，钻孔动作重新开始。通过指定被设定在参数(No.5163)中的M 代码，就进入钻小口径深孔循环方式。在该方式指定G83，即可执行钻小口径深孔循环。钻小口径深孔循环方式可用 G80 指令或复位来解除。格式 G83 X_ Y_ Z_ R_ Q_ F_I_ K_P_; X_ Y_ : 孔位置数据 Z_ : 从R 点到孔底的距离 R_ : 从初始平面到R 点的距离 Q_ : 每次的进刀量 F_ : 切削进给速度 I_ : 前进及后退速度（格式同F）（省略时为参数（No.5172、5173）的值） K_ : 重复次数（仅限需要重复时） P_ : 孔底的暂停时间（省略时视为P0） G83(G98) G83(G99) Z 点 R 点 q 初始平面暂停过载扭矩Z 点 R 点 q 暂停过载扭矩 Δ: 返回R 点时最初的微小退刀量及第2 次以后的切削中与孔底间的余隙量（参数(No.5174)） q: 每次的进刀量所指示的移动路径表示以快速移动速度移动。所指示的移动路径表示按程序指令指定的在切削进给速度下的移动。所指示的移动路径表示按照参数设定的循环中的前进、后退速度进行的移动。 5.为简化编程的功能编程B-63944CM-2/02 - 54 - 解释 ·构成循环的动作 *X、Y 轴定位 *沿Z 轴定位到R 点

*沿Z 轴切削(第1 次进刀量Q，增量) 后退动作(孔底→微小退刀量Δ，增量) 后退动作(孔底→至R 点) 前进动作（R 点→至孔底＋余隙量Δ的点）切削（第2 次以后，进刀量Q+Δ，增量) *暂停 *Z 轴R 点（或起始点）返回＝循环结束在后退和前进动作期间，通过切削进给加／减速时间常数进行加/减速控制，并且在后退操作时，在R 点进行到位检查。 ·指定M 代码通过指定被设定在参数(No.5163)中的M 代码，就进入钻小口径深孔循环方式。但是，该M 代码不等待FIN。因此，如果在相同程序段中指定该M 代码与另一个M 代码，需要引起注意。（例）M03 M□□;→等待FIN。 M□□M03 ;→不等待FIN。 ·指定G 代码在钻小口径深孔循环方式下，通过指定G83 时，即开始执行钻小口径深孔循环。G83 是模态G 代码，一旦指定以后，在指定另一个固定循环或指定取消固定循环的G 代码之前保持不变。因此，在连续进行相同的钻孔时，不必对每个程序段指定钻孔数据。 ·循环正在执行的信号本循环方式中，在执行指定G83 定位到孔位置的动作之后，在开始钻孔方向的轴的R 点定位时，钻小口径深孔循环执行中信号接通。在指定了其他的固定循环，或通过G80、复位或急停取消本方式时，本信号断开。详情请参阅机床制造商提供的说明书。 ·过载扭矩检测信号过载扭矩检测信号使用跳转信号。当钻孔方向的轴处于R 点和Z 点之间，且刀具前进或在执行切削动作时，该跳转信号有效（执行后退动作）。详情请参阅机床制造商提供的说明书。注释当检测出前进动作中过载扭矩时，在执行后退动作（微小退刀量Δ+向R 点的移动）后，刀具在下一个前进动作中，移动到上次切削结束时刻的微小退刀量Δ的后退动作已完成的位置。 B-63944CM-2/02 编程5.为简化编程的功能 - 55 - ·改变切削条件在单独的G83 循环中，针对每个钻深孔动作(前进→切削→后退)改变切削条件。也可以通过参数OLS、NOL(No. 5160#1、#2)的设定不改变切削条件。 1 改变切削进给速度在执行第2 次以后的每次钻孔动作时，改变用F 代码编程的切削进给速度。在参数（No.5166、No.5167）中设定上一次切削动作中检测到和没有检测到跳转信号时的变更比率。切削进给速度=F×α ＜第1 次＞α=1.0

毕业论文(设计)深孔钻削装置的设计

毕业论文（设计）深孔钻削装置的设计诚信声明本人郑重声明:本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。本人签名: 年月日毕业设计任务书设计题目: 深孔振动钻削装置的设计系部: 机械工程系专业: 机械电子工程学号: 112012321 学生: 指导教师(含职称): (副教授)、(助教)专业负责人: (课题意义及目标 1 由于深孔加工是在封闭或半封闭的状况下进行，因此不能直接观察刀具的切削情况，切削热不易传散，而且排屑困难，工艺系统刚性差，切削效果不理想，特别是0 8mm以下，长径比大于10, IT7以上的精密深孔的加工，是目前国内外的技术难题。本课题在对振动钻削进行深入研究的基础上，设计深孔振动钻削装置。 2(主要任务 (1)确定深孔钻削装置的总体设计方案。 (2)对深孔转削装置的设计方案进行设计计算。 (3)绘制相关机械结构图。 (4)撰写毕业设计说明书。 (5)撰写毕业论文。 3(主要参考资料 [1] 王峻.现代深孔加工技术.哈尔滨:哈尔滨工业出版社，2005.2. [2] 胡凤兰，何铮.深孔振动钻削.湖南湘潭:湘潭电化科技股份有限公司，2009

[3]吴金妹.振动钻削装置的研究概况.牡丹江大学报，2012，21(9):139-142 [4]韩旭,吴伏家.振动钻削在深孔加工中的应用[J].山西机械管理开发,2007.5. 4(进度安排设计各阶段名称起止日期 1 查阅文献，了解研究目的意义，完成开题报告 12月1日~12月31日 2 完成深孔钻削装置的整体设计方案 1月1日~3月1日 3 设计计算，绘制相关图纸，完成中期检查 3月1日~4月30日 4 撰写毕业设计说明书 5月1日~5月15日 5 撰写毕业论文，准备答辩 5月16日~6月18日审核人: 年月日深孔钻削装置的设计摘要:现代制造业中，对于高硬度材料的深孔加工的应用越来越多。传统钻削方存在加工时容易引偏和振动、切削热不易传散、排屑困难等不足，其加工精度也达到了一种瓶颈状态。振动钻削与传统钻削相比具有切削力减少、切削温度降低、加工精度提高等优势，其理论研究与实际应用得到了国内外专家的广泛关注，并且其理论研究与实际应用日趋成熟。本课题主要设计了机械式低频轴向振动工作台，其电机与偏心轴通过轴承连接，电机的转动带动偏心轴的转动，偏心轴与偏心套通过键连接，偏心套与变形座轴承相互配合，变形座轴承与振动轴通过销钉固定，振动轴与工作台相连。因此，电机

深孔钻削应用指南

深孔钻削应用指南深孔钻削可采用多种机床安装方式：工件旋转，刀具做进给运动；工件不动，刀具旋转又做进给运动；工件旋转，刀具做反向旋转又做进给运动。具体采用何种方式则依据工件特征及所加工孔的情况而定。目前常用的深孔钻削加工系统有枪钻系统、BTA单管钻系统、喷吸钻系统。它们代表着先进、高效的孔加工技术，通过一次走刀就可以获得精密的加工效果，加工出来的孔位置准确，尺寸精度好；直线度、同轴度高，并且有很高的表面光洁度和重复性。能够方便的加工各种形式的深孔，对于特殊形式的深孔，比如交叉孔、斜孔、盲孔及平底盲孔等也能很好的解决。上述深孔加工系统可达到加工精度孔径尺寸：lT6~lT11 表面粗糙度： Ra0.2~ Ra6.3um 直线度： <0.3mm/1000mm 偏斜度：≤1mm/1000mm 下图为最常用的两种深孔钻削加工刀具：枪钻和BTA单管钻

深孔钻削的最主要特征 1.极高的材料去除率；在正常加工条件下钻削深孔均一次贯穿，无需中途退刀；能获得极佳的孔径尺寸精度、直线度、表面粗糙度，并能加工各种形式的深孔，如交叉孔，盲孔，斜孔等；加工质量的高度一致性。当钻削深孔时，整个切削过程对刀具、机床及其相关设备有着极高的要求。 2.深孔加工是处于封闭或半封闭的状态下，故不能直接观察到刀具的切削情况。目前只能凭经验，通过同声音、看切屑、观察机床负荷及压力表、触摸震动等外在现象来判断切削过程是否正常。 3.切削热不易传散。一半切削过程中有80%的切削热被切屑带走，而深孔钻削只有40%，刀具占切屑热得比例较大，扩散迟、易过热，刀口温度可达600℃，必须采取强制有效地冷却方式。 4.切屑不易排出。由于孔深，切屑经过的路线长，容易发生堵塞，造成钻头崩刃。因此，切屑的长短和形状要加以控制，并要进行强制性排屑。 5.工艺系统刚性差。因受孔径尺寸限制，孔的长径比较大，钻杆细而长，刚性差，易产生震动，钻孔易走偏，因而支撑导向极为重要。这点在枪钻机床中更为突出。

国内常见振动钻孔装置整理归类

一、振动钻孔装置１．主轴振动． <1>（1）《新型微小孔振动钻床》杨兆军王立江（2）原理：压电陶瓷振动元件直接振动主轴电机压电陶瓷安装在精密中频主轴电机和套筒之间，在低频放大器的驱动下带动主轴电机作轴向振动。电机主轴轴承经调隙预紧，使主轴随电机一起振动。进给机构用步进电机做动力元件，驱动谐波减速器。齿轮与套筒上的齿条啮合，实现主轴的进给运动。在减速器输出轴和齿轮之间设置手动进给装置——机动进给装置转换。优点：钻床主体的其他部分与普通台钻相同。模拟切削力在0—8N变化时，钻头振幅小于8%，频率在100—400Hz范围变化时，振幅变化小于15%。由此说明钻床的承载能力较强，频率范围较宽。振动和切削参数采用单片微型计算机控制，操作方便。 (3)实验：采用直径0.28mm的高速钢麻花钻对18Cr2Ni4WA工件（属难加工材料）进行振动钻孔，振幅A=3μm，主轴转速15000r/min，进给速度60mm/min，振动频率250Hz；同时普通钻削（A=无穷大）钻孔。对比指标：孔位置偏移量。对比结果：振动钻床钻孔降低了孔的偏移量和孔径的分散程度，提高了加工精度。（4）结论：与各种振动工作台的振动钻削装置相比，振幅不受工件结构尺寸和重量的影响，具有良好的通用性。 <2>《微细深孔超声轴向振动钻削装置的设计》黄文摘要:超声振动钻削属于脉冲式的断续切削,在深孔加工方面具有普通孔加工技术无法比拟的工艺效果。文章介绍了作者基于高频振动切削原理设计的一台超声

轴向振动钻削装置的结构,并将该装置用于立式加工中心上对铝、铜等材料进行了切削加工实验。实验结果表明, 超声振动加工可提高微细深孔的加工精度和表面质量, 这种方法特别适合于软质材料的微细深孔的精密和超精密加工。（1）原理：超声波发生器将 220 V 、 50 Hz 的交流电转换成超声频电振荡信号,以向系统提供振动能量。压电陶瓷换能器将超声频电振荡信号转换成超声频机械振动。轴向振动变幅杆将换能器输出的小振幅放大后有效地传递给工具系统,从而实现钻头的超声频振动。（2）结构：工作时,来自超声波发生器1 的励振和励磁电流,通过碳刷2 传送到集流环3 上, 再经过钎焊在集流环上的导线,与可以回转的压电陶瓷换能器( 由5、 6、 8、 9、 10 组成) 相接。换能器的输出端通过螺钉5 与锥型变幅杆11 的输入端相连,而变幅杆的输出端做成莫式锥柄状, 并与莫式短锥孔钻夹头14 相配。这样只要将直柄高速钢麻花钻15 紧固在钻夹头中就可以进行超声轴向振动钻削了。本设计采用了数字锁相环频率自动跟踪式晶体管型超声波发生器, 其最大输出功率为 500W, 输出频率为16 ~ 25 kHz 。超声轴向振动钻削装置振动频率为20 ±1 kHz 、振幅为25m μ。压电陶瓷换能器的伸缩变形小,一般情况下,其振幅为4~ 10 m μ,而超声振动钻削对振幅的要求往往需要达到10~ 100 m μ,故超声波振动装置需要变幅杆放大振幅。（3）实验：利用高速钢麻花钻对并分别对孔径 φ0. 2 mm 、0. 5 mm 、0. 8 mm 、

钻削精密深孔扭振发生装置的设计

编号摘要孔加工是金属切削加工中最常用的加工工艺。据统计,孔加工的金属切除量约占切削加工总金属切除量的1/3,钻头的产量约占刀具总产量的60%。目前用于加工微小孔的工艺方法虽然较多,但应用最广泛、生产实用性最强的仍是采用麻花钻钻削加工。随着对孔加工质量和效率的要求不断提高,传统的钻削工艺已显示出极大的局限性,而近年来迅速发展的振动钻削工艺则日益显示出其独特的优势及广阔的应用前景。本文主要介绍了振动钻削，振动钻削是振动切削的一个分支，它与普通钻削的区别在于钻孔过程中通过振动装置使钻头与工件之间产生可控的相对运动。振动方式主要有三种,即轴向振动、扭转振动和复合振动。本文讲述了如何匹配加工参数来实现精密深孔的加工，并设计了扭振发生装置，综合分析了振动钻削的工艺效果。低频振动切削技术目前已应用于孔加工(包括钻、扩、铰、锁、攻丝等)和外圆车削加工等领域，解决实际生产中诸如切屑处理、改善切削加工性、提高加工质量、延长刀具寿命等问题，理论上也获得了许多发展。关键词：麻花钻；振动钻削；振动装置；低频振动

Abstract Hole processing is the most commonly used metal cutting machining processing technology. According to statistics, hole machining of metal removal accounted for about one-third of the total machining metal removal of the, drill production accounted for about 60% of the total tool production. Process methods now used for machining small holes while more, but the strongest is still the most widely used, the production practicality is uses the twist drill drilling processing. As the hole of the requirement of increasing the quality and efficiency, the traditional drilling technology has shown great limitations, in recent years the rapid development of the vibration drilling technology is increasingly shows its unique advantages and broad application prospects.Vibration drilling is mainly introduced in this paper, the vibration drilling is a branch of vibration cutting, the difference between it and common drilling through vibration device in the process of drilling bit and generate controllable relative movement between parts. Vibration mode mainly has three kinds, namely axial vibration, torsional vibration, and vibration compound. This article tells the story of how the matching processing parameters to achieve precision deep hole machining, and torsional vibration generator is designed, the comprehensive analysis of the vibration drilling technology effect. Low frequency vibration cutting technology has been applied to the machining (including drilling, expanding, hinge, lock, tapping, etc.) and cylindrical turning processing, etc, to solve practical production in cutting machining, such as chip removal, improve processing quality, prolong tool life and other issues, theory also received many development. Keywords：Twist drill ；Vibration drilling；Vibration device；Low frequency vibration

小直径深孔超声振动钻削装置的设计

７８小直径深孑Ｌ超声振动钻削装置的设计王天琦１，刘战锋１，张燕芳２，李海涛２，张海东３１西安石油大学；２吐哈油田技术监测中心；３吐哈录井工程公司工具技术摘要：超声振动加工是一种先进的加工工艺方法，是在加工过程中给工具或工件沿一定方向施加一定频率的超声振动。将超声振动用于精密或超精密加工，特别是在超硬材料、复合材料等难加工材料方面有着突出的优越性，具有低切削力、低切削温度、好的表面粗糙度。基于高频振动切削原理，针对小直径深孔的精密及超精密加工问题，设计了超声振动钻削装置。对难加工材料钛合金进行钻削实验，并对实验结果和数据进行分析。关键词：振动钻削；超声波振动；精密加工；钛合金中图分类号：ＴＧ５２；ＴＧ６６文献标志码：ＡＤｅｓｉｇｎｏｆＵｌｔｒａｓｏ玎【ｉｃＶｉｂｒａｔｉｏｎＤｅｖｉｃｅｏｆＤｒｉｌｌｉｎｇＳｍａｌｌＤｉａｍｅｔｅｒＤｅｅｐ—ｈｏｌｅＷａｎｇＴｉａｎｑｉ，ＬｉｕＺｈａｎｆｅｎｇ，ＺｈａｎｇＹａｎｆａｎｇ，ＬｉＨａｉｔａｏ，ＺｈａｎｇＨａｉｄｏｎｇＡｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｕｌｔｒａｓｏｎｉｅｖｉｂｒａｔｉｏｎｐｍｃｅｓｓｉｎｇｉｓａｎａｄｖａｎｅｅｄｐＩｏｅｅｓｓｉｎｇ￡ｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｉｎｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓ，ｔｈｅｔｏｏｌｏｒｗｏｒｋ—ｐｉｅｃｅｉｓａｐｐｌｉｅｄｕｌｔｍｓｏｎｉｃｖｉｂｒａｔｉｏｎｏｆａｃｅｒｔａｉｎｆｒｅｑｕｅｎｃｙａｌｏｎｇａｃｅｒｔａｉｎｄｉｒｅｃｔｉｏｎ．ＴｈｅｕｌｔｍｓｏｎｉｃＶｉｂｒａｔｉｏｎｃｕｔｉｓｕｓｅｄｔｏｐｒｅｃｉｓｉｏｎｏｒｕｌｔＩａ—ｐｒｅｃｉｓｉｏｎｍａｃｈｉｎｉｎｇ，ｉｎｐａｒｔｉｃｕｌａｒ，ｗｈｉｃｈｓｈｏｗｔｈｅｈｉｇｈｌｉｇｈｔｓｕｐｅｒｉｏｒｉｔｙｏｆｃｕｔｔｉｎｇｓｕｐｅｒｈａｒｄｍａｔｅｒｉａｌｓａｎｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｉｎｃｕｔｔｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ，ｗｉｔｈｌｏｗｃｕｔｔｉｎｇｆｏｒｃｅｓ，ｌｏｗｃｕｔｔｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｇｏｏｄｓｕｒｆａｃｅｒｏｕｇｈｎｅｓｓ．Ｉｔｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｈｉｇｈ—ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｖｉｂｒａｔｉｏｎｃｕｔｔｉｎｇ，ｆｏｒｔｈｅｑｕｅｓｔｉｏｎｏｆｓｍａｌｌｄｉａｍｅｔｅｒｄｅｅｐｈｏｌｅｏｆｐｒｅｃｉｓｉｏｎａＪｌｄｕｌ—ｔｒａ—ｐｒｅｃｉｓｉｏｎｍａｃｈｉｎｉｎｇ，ａｎｄｔｈｅｕｌｔｒａｓｏｎｉｃＶｉｂｒａｔｉｏｎｄｒｉｌｌｉｎｇｕｎｉｔｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｏｆｄｒｉｌｌｉｎｇａｒｅｇｏｎｅｆｏｒｔｉ—ｔａｎｉｕｍａｌｌｏｙ，ａｎｄｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓａｎｄｄａｔａａｎａｌｙｓｉｓａｒｅｓｈｏｗｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｖｉｂｒａｔｉｏｎｄｒｉｌｌｉｎｇ；ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｖｉｂｒａｔｉｏｎ；ｐｒｅｃｉｓｉｏｎｍａｃｈｉｎｉｎｇ；ｔｉｔａｎｉｕｍａｌｌｏｙ１引言随着航天、航空、电子、机械、仪器仪表、化学纤维、自动控制及医疗器械等科学技术和工业生产的发展，小孔加工尤其是小直径深孔加工受重视程度越来越高。然而这些小孔不仅孔径小而且长径比也较大。同时这些零件的材料有许多是高硬度、高强度的钛合金、不锈钢、硬质合金、陶瓷、金刚石等难加工材科。因而对小直径深孔的加工技术提出了新的要求。２振动钻削机理【１】振动钻削是振动切削的一个分支，振动钻削就是在传统的钻削过程中利用专门设置的振动源（振幅、频率），人为地给钻头或工件加上某种有规律的、可控的振动，使切削用量按某种规律变化，从而进行连续有规律的脉冲切削。这种钻削方式改变了传统钻削的钻削机理，改变了切屑的形成条件，从而形成一种新型的加工方法。振动钻削分为高频振动钻削和低频振动钻削。收稿日期：２０１２年７月低频振动钻削的振动主要是依靠机械或电磁等激振装置来实现。高频振动钻削一般是指钻头（或工件）振动频率在１６ｋＨｚ以上的振动钻削。超声振动钻削是利用超声波发生器、换能器、变幅杆等来实现，产生的频率大于１６ｋＨｚ，属于高频振动钻削。３振动钻削数学模型的建立振动钻削与普通钻削的根本区别是在钻孔的过程中通过振动装置使钻头与工件之间产生以一定频率和振幅的有规律的、可控的相对运动。其钻削示意图如图１所示。图１超声振动钻削示意图刀刃上任意一点在轴线方向上的位移为ｙ＝，ｎｆ＋ｎｓｉｎ（２研）（１）刀刃上任意一点在轴线方向上的速度，即进给速度为万方数据