振动切削技术的切削机理及发展趋势的研究.doc

振动切削技术的切削机理及发展趋势的研究
王飞机械电子专业学号：20094229029
摘要：振动切削是近年来发展起来的一种新型切削加工技术，它能获得普通切削无法比拟的工艺效果。是现代切削技术的一个重要发展方向。文中对振动切削技术的切削机理及特点进行了阐述，介绍了近年来振动切削的最新研究应用状况及存在的问题，并对今后研究的发展方向进行了展望。
关键词：振动切削；切削机理；
ThecuttingmechanismofVibratorycuttingtechnology
Anditsdevelopmenttrends
Abstract:Vibratorycuttingisanewmetalmachiningprocessandtheory,whichhasbeendevelopedonlyrecently,Ithasmanyadwantagesthatconventionalmetalcuttingcannotattain.Itisconsideredoneofthemostimportanttrendsofmodernmetalmachiningtechnology.Inthispaper,thecuttingmechanismandthefeatureofthevibratorycuttingaresummarized,andtheneweststateofapplicationandresearchworkareintroduced,theexistingproblemsarealsopointedout.Moreover,thetheoreticalstudyanditsdevelopmenttrendsareforeseenaswell.
Keywords:vibrationmachining;cuttingmechanism;
1引言
随着科学技术和工业生产的不断发展，对各种精密机械零件的加工精度和表面质量的要求越来越高；特别是随着机械制造业的日益发展，对一些日益广泛采用的有着高效、高精、高难度加工需求的各种难加工材料的加工，再利用传统切削加工方法已很难满足，有时甚至无法加工，比如不锈钢．耐热钢及钛合金等。而振动切削技术就以其切削力小、切削热降低、工件表面质量提高、精度提高、切屑处理容易、刀具耐用度提高等优点，可以获得普通切削无法比拟的工艺效果，特别是在难加工材料的加工和普通材料的难加工工序的加工等领域，解决了许多关键性的工艺问题，并取得了良好效果[1]。

图1振动切削过程示意图[2]
2振动切削技术的切削机理
振动切削是一种特种切削加工方法，振动切削是指在切削过程中给刀具(工件)加上某种有规律的、可控的振动，从而改变加工(切削)机理的切削方法，是一种脉冲切削方法。振动切削的核心技术是振动器、电源和振动切削工艺[1]。振动切削的分类如图2[3]。

图2振动切削的分类
在振动切削中，并没有利用刀具振动的整个周期，而只是在极短的一瞬间进行切削。现以切削方向的振动切削为例加以分析。图3为切削方向振动切削示意图。图3中，刀具以振幅a、振动频率沿f

图3切削方向振动切削示意图
切削方向振动；工件以切削速度向着刀具方向移动。如果工件的切削速度和刀具的振动运动之间满足，那么就可以使刀具从切削区时切离时，从而形成脉冲切削。图中:t1和t2分别为刀具切入、切出金属材料的时间;t3为相邻下一周期刀具的切入时间。那么，刀具在一个振动周期内的净切削时间为tc。若以工件作为参照物，刀具从A点开始切削工件，经B和C点，到D点完成了一个振动周期。根据不同阶段的加工特点，我们可以把整个周期分为3个阶段:
⑴切削阶段。如图中的AB段所示，此阶段刀具进入切削区，对工件进行切削，实际切削长度为Lt(周期净切削量)。
⑵刀-屑分离阶段。如图中BC段所示，在此阶段，刀具停止对金属材料的切削加工，并自B点开始从切削区分离，到C点完成整个分离过程，刀-屑分离的实际距离为周期分离量LG。
⑶再切削阶段。如图中CD段所示，该阶段是刀具重新回到切削区的过程，从而为下一周期的实际切削加工做准备。至此，刀具完成一个周期的振动切削加工，开始下一周期的实际切削过程(DE段)。刀具与工件之间就这样反复切削、分离，形成振动切削特有的脉冲式间断切削[3]。
3振动切削技术的特点
（1）振动切削时摩擦系数减小，剪切角明显增大，切削液的作用得到充分发挥，切削力减小的机理。如图4所示,振动切削中,刀具在振动源的驱动下周期性接触工件、离开工件,交变力的出现,使刀具和切屑间的冷焊效果减弱,刀具和切屑间的摩擦由内摩擦向外摩擦转变。通过大量的实验研究表明刀具和切屑间的摩擦系数只为传统切削的1/10,且十分接近有润滑剂条件下的滑动摩擦系数。从表1可看出振动切削时摩擦系数大大减少。

图4从瞬时摄