超聲波振動(dòng)車削的加工精度誤差控制.pdf

工藝與技術(shù)◆Gongyi yu Jishu 超聲波振動(dòng)車削的加工精度誤差控制 高利平 劉志剛 （南通農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系，江蘇南通226007） 摘 要：主要從機(jī)床選擇、振動(dòng)系統(tǒng)安裝、切削用量選擇、刀具控制4 個(gè)方面分析探討了超聲波振動(dòng)車削的加工精度誤差控制。 關(guān)鍵詞：超聲波；振動(dòng)車削；圓度誤差；錐度誤差；變幅桿；共振；振幅 0 引言 近幾十年來，超聲加工技術(shù)發(fā)展迅速，在超聲振動(dòng)系統(tǒng)、深小 孔加工、拉絲模及型腔模具研磨拋光、超聲復(fù)合加工領(lǐng)域均有較廣 泛的研究和應(yīng)用，尤其是在難加工材料領(lǐng)域解決了許多關(guān)鍵性的 工藝問題，取得了良好的效果。超聲加工示意圖如圖 1 所示。 是否共振。超聲波發(fā)生器和聲振系統(tǒng)必須阻抗和頻率相等才能共 振，從而將能量有效地傳遞給車刀。（2）測(cè)量刀尖振幅。超聲車削一 般要求刀尖的振幅應(yīng)大于8 μm。（3）判斷車刀刀尖的振動(dòng)方向?？v向 振動(dòng)超聲車削要求車刀刀尖振動(dòng)方向和工件旋轉(zhuǎn)的切線方向一 超聲波振動(dòng)車削（以下簡(jiǎn)稱超聲車削），是指使車刀以振動(dòng)頻 致，彎曲振動(dòng)超聲車削要求振動(dòng)刀桿的上下平面要平行于車床導(dǎo) 率f =20～50 kHz、振幅a=10～25 μm 的超聲波范圍的振動(dòng)頻率和 軌。（4）檢查工藝系統(tǒng)的剛度是否達(dá)標(biāo)。如果系統(tǒng)剛度不足，聲振系 小振幅沿切削方向進(jìn)行的車削。利用這種振動(dòng)切削，將使在普通車 統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生低頻振動(dòng)，工件表面會(huì)復(fù)制低頻振紋。 （5）檢查聲振系統(tǒng) 床上實(shí)現(xiàn)超精密加工成為現(xiàn)實(shí)，即可達(dá)到圓度、圓柱度、平面度、平 內(nèi)部連接處是否產(chǎn)生發(fā)熱現(xiàn)象。在系統(tǒng)內(nèi)部各處（換能器、變幅桿、 行度、直線度均接近零誤差，實(shí)現(xiàn)以車代磨。 法蘭盤、支架、車刀、壓塊等）如果產(chǎn)生較大的摩擦熱，會(huì)將超聲能 超聲車削是一種脈沖切削，刀具與工件完全分離，所以沒有普 量轉(zhuǎn)換為摩擦熱，降低傳遞至刀尖的能量，使振幅變小從而無法完 通車削時(shí)的“讓刀”現(xiàn)象，即每個(gè)切削瞬間刀刃所處的位置保持不 成加工。（6）檢查各連接位置是否符合要求。首先檢查位移節(jié)點(diǎn)處 變，從而提高了加工精度。即使只有小于0.01 mm 的微小吃刀深 連接元件和刀架是否振動(dòng)，位移節(jié)點(diǎn)處的法蘭盤應(yīng)沒有或振動(dòng)極 度，也能按預(yù)定的切削深度進(jìn)行精密加工。超聲車削較普通車削而 小；其次檢查聲振系統(tǒng)的其他部位應(yīng)互相不接觸，否則無法切削。 言有以下顯著的優(yōu)點(diǎn)：切削力低，約為普通車削時(shí)切削力的 3 切削用量的選擇 1/10～1/3 ；加工精度高，為普通加工精度的0.01～0.1 mm ；粗糙度 （1）切削速度：超聲車削受臨界切削速度V =2πaf （a 為刀尖振 明顯降低，可以達(dá)到理論表面粗糙度；工件不產(chǎn)生變形，沒有毛刺； e 不產(chǎn)生積屑瘤；切削液的冷卻、潤(rùn)滑作用提高；刀具壽命提高；工件 幅，f 為振動(dòng)頻率）的限制，為保證超聲車削獲得較高的加工質(zhì)量和精 度，一般取切削速度V＜V /3。大量實(shí)驗(yàn)表明，在一定的切削速度范 耐磨性提高；工件耐腐蝕性提高。因此，隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷 e 圍內(nèi)，超聲車削圓度誤差隨著切削速度的增大而增大，而錐度誤差則 完善和發(fā)展，超聲車削將得到較大應(yīng)用。 隨切削速度的增大而減小。（2）切削深度和振幅：切削速度受超聲發(fā) 由于目前還處于探索和發(fā)展初期，超聲車削在工藝方面還存在 生器輸出功率、換能器類型及加工材料的限制，一般加工深度不宜過 很多不足。因此，如何在現(xiàn)有條件下控制超聲車削加工中的精度顯

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