超聲振動(dòng)切削技術(shù)的切削力特性對加工質(zhì)量有何影響？

來源：發(fā)布時(shí)間：2024-10-06

超聲振動(dòng)切削技術(shù)的切削力特性對加工質(zhì)量有諸多積極和消極兩方面的影響，具體如下：

1. **積極影響**：

- **提高加工精度**：

- **減小變形誤差**：超聲振動(dòng)使切削力減小，降低了工件在加工過程中因受力而產(chǎn)生的變形程度。對于薄壁件、細(xì)長軸等剛性較差的零件，這一點(diǎn)尤為重要。例如在加工薄壁套類零件時(shí)，普通切削可能因較大的切削力使薄壁部位發(fā)生變形，導(dǎo)致尺寸偏差，而超聲振動(dòng)切削能有效減少這種變形，提高加工精度。

- **改善表面質(zhì)量**：較小的切削力使刀具對工件表面的擠壓和摩擦作用減輕，從而減少了表面粗糙度，提高了加工表面的光潔度。加工后的表面微觀形貌更加平整，可接近理論粗糙度值，比較高可達(dá) Ra0.2 以下。

- **抑制積屑瘤和毛刺形成**：

- **破壞積屑瘤生長條件**：普通切削中，在一定的切削速度、溫度和壓力條件下，容易在刀具前刀面上形成積屑瘤，影響加工精度和表面質(zhì)量。超聲振動(dòng)切削的斷續(xù)切削特性和較小的切削力，改變了切削過程中的溫度和壓力分布，破壞了積屑瘤的形成條件，使工件表面更加光滑，尺寸精度更易保證。

- **減少毛刺產(chǎn)生**：較小的切削力和獨(dú)特的切削方式，使得切屑的形成和排出更加順暢，減少了毛刺的產(chǎn)生。這對于一些對邊緣質(zhì)量要求較高的零件，如電子元件、精密儀器零件等的加工非常有利。

- **增強(qiáng)刀具耐用度**：

- **降低刀具磨損**：超聲振動(dòng)切削的切削力小，刀具與工件之間的摩擦減小，從而降低了刀具的磨損速度。在加工硬脆材料或難加工材料時(shí)，刀具的磨損是影響加工質(zhì)量和效率的重要因素，超聲振動(dòng)切削技術(shù)能明顯延長刀具的使用壽命。

- **保持刀具切削性能**：刀具磨損的減少，使得刀具在加工過程中能夠始終保持較好的切削性能，如鋒利的切削刃口、正確的刀具角度等，這有助于保證加工質(zhì)量的穩(wěn)定性和一致性。

- **提高加工穩(wěn)定性**：

- **消除顫振**：在普通切削中，當(dāng)切削力過大或切削參數(shù)選擇不當(dāng)時(shí)，容易產(chǎn)生顫振現(xiàn)象，影響加工精度和表面質(zhì)量，甚至可能損壞刀具和機(jī)床。超聲振動(dòng)切削技術(shù)能夠降低切削力，改變切削系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，從而有效消除顫振，使加工過程更加穩(wěn)定。

- **減少工件振動(dòng)**：較小的切削力使得工件在加工過程中受到的外力干擾減小，減少了工件的振動(dòng)。這對于提高加工精度、保證零件的形位公差具有重要意義，特別是對于高精度零件的加工，如光學(xué)鏡頭、精密模具等。

2. **消極影響（在特定情況下可能存在）**：

- **影響加工效率（在某些極端情況）**：雖然超聲振動(dòng)切削技術(shù)能夠降低切削力，但在一些情況下，如果振動(dòng)頻率、振幅等參數(shù)選擇不當(dāng)，可能會導(dǎo)致刀具與工件的接觸時(shí)間過短，單位時(shí)間內(nèi)的切削量減少，從而降低加工效率。例如，在進(jìn)行大批量生產(chǎn)時(shí)，如果加工效率過低，可能會影響生產(chǎn)進(jìn)度和經(jīng)濟(jì)效益。

- **引起微觀結(jié)構(gòu)變化（對于某些特殊材料）**：對于一些特殊材料，如具有特殊微觀結(jié)構(gòu)
或晶體取向的材料，超聲振動(dòng)切削的切削力特性可能會引起材料微觀結(jié)構(gòu)的變化，從而影響加工質(zhì)量。例如，在加工某些單晶材料時(shí)，超聲振動(dòng)可能會改變晶體的取向，影響材料的性能。

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