超聲振動切削和橢圓振動切削的區(qū)別是什么？

來源：發(fā)布時間：2024-10-04

超聲振動切削和橢圓振動切削存在多方面的區(qū)別，具體如下：

1. **振動原理及運動軌跡**：

- **超聲振動切削**：刀具以較高頻率（通常 20kHz 及以上）沿切削方向進行一維的高速振動，振動方向相對單一，在切削過程中刀具與工件間斷性接觸，從微觀上看屬于脈沖式的斷續(xù)切削。其運動軌跡基本是沿著單一方向做周期性的往復(fù)振動，就像在一條直線上不斷地來回運動。

- **橢圓振動切削**：通過在刀具的兩個相互垂直的方向上同時施加不同頻率和振幅的振動，使刀具的運動軌跡呈現(xiàn)橢圓形。這種復(fù)合振動模式使得刀具在切削過程中的運動更加復(fù)雜，能夠在不同方向上對工件材料進行作用。

2. **切削效果**：

- **切削力方面**：

- **超聲振動切削**：能有效降低切削力，約為普通刀具切削力的 1/3 - 1/10。這是因為刀具的高頻振動使刀-屑間摩擦因數(shù)降低，減少了刀具與工件之間的摩擦力，從而減小了切削力。

- **橢圓振動切削**：在降低切削力方面也有明顯效果，特別是對于一些難加工材料，橢圓振動切削能夠通過改變切削過程中的應(yīng)力分布和切削方式，進一步降低切削力。與普通切削相比，其切削抗力可降低很多。

- **加工表面質(zhì)量方面**：

- **超聲振動切削**：可以提高加工表面質(zhì)量，使加工表面粗糙度降低，可接近理論粗糙度值，比較高可達(dá) Ra0.2 以下。并且由于切削過程中熱量產(chǎn)生較少，不會破壞工件表面金相組織，加工后的工件表面質(zhì)量好。

- **橢圓振動切削**：同樣能夠提高加工表面質(zhì)量，由于其特殊的橢圓運動軌跡，使得切屑的形成和排出更加順暢，減少了切屑對已加工表面的劃傷和擠壓，有利于獲得更高的加工表面質(zhì)量。

3. **適用材料和加工場景**：

- **超聲振動切削**：適用于多種材料的加工，尤其是難加工材料，如耐熱鋼、鈦合金、恒彈性合金、高溫合金、不銹鋼、冷硬鑄鐵、工程陶瓷、復(fù)合材料和花崗巖等。對于一些對加工精度和表面質(zhì)量要求較高的零件，如航空航天領(lǐng)域的零部件、精密模具等，超聲振動切削具有很好的應(yīng)用效果。

- **橢圓振動切削**：在硬脆性材料的加工以及對加工精度要求極高的場合具有優(yōu)勢。例如在加工玻璃、陶瓷等硬脆性材料時，橢圓振動切削可以有效提高材料的可加工性，減少材料的崩裂和破損，提高加工成品率；對于微細(xì)部件和微細(xì)模具的超精密切削加工，橢圓振動切削也能夠滿足較高的加工要求。

4. **裝置結(jié)構(gòu)和技術(shù)復(fù)雜性**：

- **超聲振動切削**：主要由超聲波發(fā)生器、換能器、變幅桿及刀具等部分組成。其裝置結(jié)構(gòu)相對較為簡單，主要是通過將電能轉(zhuǎn)換為超聲波能，再經(jīng)過換能器和變幅桿的作用，將超聲振動傳遞到刀具上。

- **橢圓振動切削**：需要在兩個相互垂直的方向上產(chǎn)生振動，因此其裝置結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜。通常需要更復(fù)雜的驅(qū)動系統(tǒng)和振動系統(tǒng)來實現(xiàn)刀具的橢圓振動，對控制系統(tǒng)的要求也更高，需要精確地控制兩個方向上的振動頻率、振幅和相位差等參數(shù)，以保證刀具能夠按照預(yù)定的橢圓軌跡進行運動。

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