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;ThecuttingmechanismofVibratorycuttingtechnologyAnditsdevelopmenttrendsAbstract:Vibratorycuttingisanewmetalmachiningprocessandtheory,whichhasbeendevelopedonlyrecently,,thecuttingmechanismandthefeatureofthevibratorycuttingaresummarized,andtheneweststateofapplicationandresearchworkareintroduced,,: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,。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、***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***(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***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,***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***方向移动。如果工件的切削速度和***的振动运动之间满足,那么就可以使***从切削区时切离时,从而形成脉冲切削。图中:t1和t2分别为***切入、切出金属材料的时间;t3为相邻下一周期***的切入时间。那么,***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,***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***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,***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***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,***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)。***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,***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***和切屑间的冷焊效果减弱,***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***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从瞬时摄影看到的振动表1超声切削振动与传统切削的摸彩系数在振