小序

为知足制造业对零部件加工品质的更高要求，，，，，，，，可以接纳超声波振下手艺来抵达间歇式切割的作用 [1-2] 。。。。。。。椭圆振动切削方法是指通过对刀具或被测零件施加双向振行动用来实现对刀头和被测工件的椭圆切割路径控制效果 [3] 。。。。。。。相关于单向振荡切割方法，，，，，，，，接纳椭圆振荡切割方法可以获得更显着的“疏散”效应，，，，，，，，使刀 - 屑在切割阶段爆发反向摩擦效应，，，，，，，，从而提高切割效率 [4] 。。。。。。。

相关方面的研究吸引了许多了学者，，，，，，，，取得了一定的研究效果。。。。。。。申奥等 [5] 研究超声椭圆振动铣削参数对钛合金剩余应力的影响，，，，，，，，用极差法剖析实验数据优化参数组合，，，，，，，，对工件剩余应力影响因素从小到大依次为：切削速率、幅值、振动频率。。。。。。。刘佳佳等 [6] 将超声椭圆振动引入到高速铣削中，，，，，，，，开展钛合金高速铣削试验，，，，，，，，合理参数匹配使得超声椭圆振动铣削实现疏散型断续切削加工，，，，，，，，延伸刀具的使用寿命，，，，，，，，能够有用地提高生产效率。。。。。。。张明亮等 [7] 剖析钛合金超声椭圆振动铣削工艺，，，，，，，，实验测试获得切削力降低 20%～30%，，，，，，，，外貌粗糙度降低。。。。。。。

本研究针对 Ti- 6Al- 4V 合金开展测试，，，，，，，，比照了差别振动幅值下对非一连加工效应的影响，，，，，，，，再凭证以上研究效果举行钛合金的椭圆振动实验而剖析，，，，，，，，为后续的超声椭圆振动铣削工艺优化涤讪一定的理论基础。。。。。。。

1、 超声椭圆振动铣削机理

相关于单向振荡切割方法，，，，，，，，施加超声波椭圆振动切割作用后能够获得更理想的切割效果。。。。。。。本研究接纳4 套半圆形压电片将两片平行排列的压电片组装成三明治结构压电片，，，，，，，，再凭证设定顺序施加正弦波，，，，，，，，形成双曲型超声波的椭圆形振动。。。。。。。在本实验侧铣时代，，，，，，，，相对刀旋转轴成笔直的 xoy 平面上施加了超声波椭圆振行动用。。。。。。。在起始阶段，，，，，，，，控制椭圆振动主轴与 Y 轴坚持一致，，，，，，，，并且短轴与 X 轴也坚持一致，，，，，，，，以主轴最高位置处作为起始振点，，，，，，，，使椭圆轨迹沿顺时针偏向振动；；；；；与旋转工具偏向坚持一致，，，，，，，，由此获得图 1 的超声椭圆振动铣削原理加工效果。。。。。。。

当刀具举行椭圆振动的时间，，，，，，，，可以随刀具爆发配合旋转，，，，，，，，之后施加超声波椭圆振动便可以形成铣刀中心轨迹及刀尖运动方程。。。。。。。

构建如下的铣刀轨迹算式：

式中：a、b 划分为长轴与短轴振动幅度；；；；；f 为振动频率；；；；；θ 为刀齿与 X 轴夹角。。。。。。。

2、 试验计划

以 VMC1160 型四轴笔直数控机床举行测试，，，，，，，，接纳正向铣削工艺。。。。。。。目的声波幅度凭证设定电压举行确定。。。。。。。将本实验的控制条件和工艺参数列于表 1 中。。。。。。。试验最先前，，，，，，，，首先要对被测物体批注举行打磨，，，，，，，，并且阻止因工具消耗而导致试验效果形成较大误差。。。。。。。

在试验历程中，，，，，，，，接纳 LTZ- 50 型测力计举行样本数据测试。。。。。。。接纳芬兰 FSM- 6000XTR 型应力仪测定外貌剩余应力。。。。。。。接纳 Prism要领检测切削面下方一定深度处的外貌剩余应力值。。。。。。。

3、 试验效果与讨论

3.1 切削力

控制牢靠主轴转动速率的情形下，，，，，，，，逐步提供数据收罗频率，，，，，，，，使其越发趋近于真实值。。。。。。。该仪器采样频率设定在 1 000 Hz。。。。。。。切割最先前，，，，，，，，需要先开启超声波电源检测切割力，，，，，，，，包管在铣削阶段可以实时收罗来自超声波的切削力参数，，，，，，，，切割竣事后，，，，，，，，将超声波电源关闭，，，，，，，，从而切断实力计数据网络历程。。。。。。。由于侧铣加工历程中，，，，，，，，刀具在加工历程中所受的切削载荷相关于径向作用力很小。。。。。。允窃诒臼笛橹校鲅芯坑煞狄蜃拥贾碌木断蚯邢髁Ω谋渥刺。。。。。。针对现在超声波加工历程，，，，，，，，现实取样频率较小。。。。。。岩宰既氛闪慷邢髁Α。。。。。。径向切削力随振幅转变效果如图 2 所示。。。。。。。

从图 2 测试效果中可以看出，，，，，，，，当增大附加幅值时，，，，，，，，平均径向切割力呈一直下降的趋势。。。。。。。当超声波幅值从 1μm增添到 7μm时，，，，，，，，平均径向切割力从 32.1N减小为 25.6 N，，，，，，，，下降比例约 20%。。。。。。。这是由于在 1 μm转变幅度下，，，，，，，，刀具坚持一连切割的状态，，，，，，，，随着振幅增大到 3 μm以后，，，，，，，，可以通过超声波椭球铣削方法来实现非匀称中止切割加工的历程，，，，，，，，受到瞬间细小撞击作用时，，，，，，，，切削层结构也爆发快速形变并从脱离，，，，，，，，显著降低了初切力。。。。。。。在超声波加工历程中，，，，，，，，当超声波幅值从3 μm 增添到 7 μm 时，，，，，，，，会泛起平均切削力减小的征象。。。。。。。爆发上述征象的缘故原由是随着振幅量的增大，，，，，，，，有利于强化超声波椭振铣削作用，，，，，，，，使加工周期显着缩短，，，，，，，，而平均切削力随之减小。。。。。。。

3.2 外貌剩余应力

图 3 为超声波椭园铣削历程中各幅值对应的外貌剩余应力测试数据。。。。。。。从图 3 可以看出，，，，，，，，随着振幅的增大，，，，，，，，外貌剩余应力也随之增添。。。。。。。这是由于随着振幅的增添，，，，，，，，更容易爆发疏散征象，，，，，，，，且更易在切削历程中形成负后角，，，，，，，，使后倾面在切削阶段形成较大剩余压应力。。。。。。。超声波椭圆加工外貌区域外貌剩余应力呈勺型漫衍，，，，，，，，外貌剩余应力由外貌最大点随深度增大一连下降，，，，，，，，由此获得了稳固外貌剩余应力。。。。。。。当振动幅值增大时，，，，，，，，接纳负后角切割工艺获得的轧光效应更显著，，，，，，，，并爆发较厚形变层。。。。。。。

4 、结论

通过对超声椭圆振动铣削钛合金切削力和剩余应力剖析，，，，，，，，得出以下结论：

1）当增大附加幅值时，，，，，，，，平均径向切割力呈一直下降，，，，，，，，有利于强化超声波椭振铣削作用，，，，，，，，使加工周期显着缩短，，，，，，，，而平均切削力也随之减小。。。。。。。

2）随着超声振幅增大，，，，，，，，外貌剩余应力增添，，，，，，，，外貌剩余应力由外貌最大点随深度增大一连下降，，，，，，，，获得了稳固外貌剩余应力。。。。。。。

参考文献

[1] 卢显着，，，，，，，，马宇航，，，，，，，，杜永盛，，，，，，，，等.非共振椭圆振动切削 BK7 光学玻璃的亚外貌损伤深度展望研究[J].工具手艺，，，，，，，，2023，，，，，，，，57（9）：51- 57.

[2] 李洪强，，，，，，，，苏国胜，，，，，，，，夏岩，，，，，，，，等.减振镗杆抑制振动的研究希望[J].工具手艺，，，，，，，，2023，，，，，，，，57（9）：3- 15.

[3] 徐作栋，，，，，，，，董月清，，，，，，，，阳小勇. 低温微量润滑和超声椭圆振动下GH4169 合金切削研究[J].组合机床与自动化加工手艺，，，，，，，，2023（4）：125- 127.

[4] 卢显着，，，，，，，，周瑞琦，，，，，，，，杜永盛，，，，，，，，等.椭圆振动辅助切削振动参数对加工SiCp/Al 切削力的影响研究[J].制造手艺与机床，，，，，，，，2023（1）：55- 60.

[5] 申奥，，，，，，，，牛雪梅，，，，，，，，闫献国，，，，，，，，等.钛合金超声椭圆振动铣削剩余应力有限元仿真[J].组合机床与自动化加工手艺，，，，，，，，2021（9）：29- 32.

[6] 刘佳佳，，，，，，，，姜兴刚，，，，，，，，张德远.钛合金高速旋转超声椭圆振动侧铣削切屑特征和刀具磨损研究 [J]. 机械工程学报，，，，，，，，2019，，，，，，，，55（19）：186- 194.

[7] 张明亮，，，，，，，，张德远，，，，，，，，刘佳佳，，，，，，，，等.钛合金薄壁件高速超声椭圆振动铣削机理和试验[J].北京航空航天大学学报，，，，，，，，2019，，，，，，，，45 （8）：1606- 1612.

相关链接