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超聲振動切削設(shè)備

來源：泰然健康網(wǎng) 時(shí)間：2024年12月07日 11:22

超聲振動切削設(shè)備

發(fā)布時(shí)間：2020-10-15

超聲振動切削是使刀具以20-40KHz的頻率、沿切削方向超高頻振動的一種特種切削技術(shù)。這是一種革命性的新型超精密車削加工工藝，可以應(yīng)對許多傳統(tǒng)車加工解決不了的難題，超硬或超軟的材料，如樹脂、銅、硬質(zhì)合金甚至陶瓷等，都可以在車床上進(jìn)行超聲振動車削獲得很好的加工效果，金屬材料加工完即可達(dá)到鏡面效果，在加工類似碳纖維復(fù)合材料和各種含加強(qiáng)質(zhì)的非均質(zhì)材料的過程中更能體現(xiàn)出其無可替代的優(yōu)勢。

請先通過下方這段視頻直觀感受一下超聲振動切削的魅力

超聲振動切削從微觀上看是一種斷續(xù)切削，工作過程中刀具的實(shí)際切削時(shí)間很短，在一個(gè)振動周期內(nèi)的大部分時(shí)間刀具與工件、刀具與切屑處于完全分離狀態(tài)，刀具與工件、切屑斷續(xù)接觸，依靠瞬間的高速切削將切屑切下，因此宏觀切削力大大減小，切削過程中產(chǎn)生的熱量大大減少，且沒有普通切削的“讓刀”現(xiàn)象，斷屑也變得十分順暢！

隨著材料性能的不斷提高，超精密加工難度也在逐漸增加，許多新型的復(fù)合材料如碳纖維復(fù)合材料，玻璃纖維復(fù)合材料及樹脂復(fù)合材料等的超精密加工成為一大難題，超聲振動切削的商用成功地解決了這個(gè)難題。

下圖為加工樹脂復(fù)合材料的效果，圖中這種材料在樹脂基材中加入了許多高強(qiáng)度顆粒，成為了硬點(diǎn)，這在切削過程中就產(chǎn)生了一個(gè)十分難解決的問題：基材沒有強(qiáng)度，刀具切到硬點(diǎn)時(shí)切不斷，硬點(diǎn)即被刀尖帶走，將切削面嚴(yán)重劃傷。而超聲振動切削就可以完美地解決這個(gè)問題：振動切削刀具在切到硬點(diǎn)時(shí)，依靠瞬間的高速切削將硬點(diǎn)直接切斷，從而避免了硬點(diǎn)劃傷切削面，最終得到十分完美的切削效果！

下圖為西南交通大學(xué)切削綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)界面
從切削力測量系統(tǒng)的測量結(jié)果來看，超聲振動切削的切削力約為普通切削的六分之一！

得益于切削力小，超聲振動切削對于薄壁件的加工有先天優(yōu)勢
下圖中不銹鋼件上部壁厚僅為0.4mm，而且可以看到工件沒有絲毫的變形！

超聲振動切削到底是怎樣一個(gè)過程呢？傳統(tǒng)的切削完全就是靠強(qiáng)力擠壓撕裂，而超聲振動切削則是一種脈沖式切削，打一個(gè)形象的比喻，就像用斧子砍樹，傳統(tǒng)的切削就像把斧刃抵在樹干上依靠蠻力往里硬推，即便使出全身力氣也收效甚微；而超聲振動切削則相當(dāng)于揚(yáng)起斧子一下一下地砍向大樹，每次不必用太大的力，但卻可以很快將大樹砍倒。

所以超聲振動切削應(yīng)對超硬材料也可以有很好的切削效果，如各種高溫合金甚至陶瓷等。

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由于超聲振動切削是一種斷續(xù)切削，每個(gè)振動周期內(nèi)在短時(shí)間高速切削后刀具與工件立刻分離，所以能做到在切削超軟材料時(shí)不粘刀，不產(chǎn)生積屑瘤。

超聲振動切削還有一大先天優(yōu)勢，那就是加工后的零件表面粗糙度水平很高，金屬件加工后表面粗糙度普遍可以達(dá)到Ra0.4以下！微觀地看，刀片在高頻振動狀態(tài)下每次在工件表面留下的痕跡就是一個(gè)很小的小平面，隨著工件的轉(zhuǎn)動和刀片的超高頻振動，這些小平面就會連在一起鋪滿工件表面，由于每個(gè)小平面的粗糙度都很好，相互之間又搭邊互有覆蓋，所以結(jié)果就是工件表面的宏觀粗糙度也非常好，真正實(shí)現(xiàn)以車代磨！

圖中左側(cè)為超聲振動切削的工件表面顯微照片，右圖為普通精車加工后的工件表面顯微照片。

利用這種振動切削，在普通機(jī)床上就可以進(jìn)行超精密機(jī)械加工，工件的圓度、圓柱度、平面度、平行度、直線度等形位公差主要取決于機(jī)床主軸及導(dǎo)軌精度，最高可以接近機(jī)床本身的精度，使以車代磨、以鉆代鉸、以銑代磨成為現(xiàn)實(shí)可能。與高速硬切削相比，不需要很高的機(jī)床剛性，并且不破壞工件表面金相組織。在曲線輪廓零件的精加工中，可以借助數(shù)控車床、加工中心等進(jìn)行仿形加工，可以節(jié)約高昂的數(shù)控磨床購置費(fèi)用。

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