难加工材料超声辅助切削加工技术

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1、论坛FORUM难加工材料超声辅助切削*加工技术UltrasonicAssistedMachiningofDifficult-to-CutMaterial大连理工大学精密与特种加工教育部重点实验室康仁科马付建董志刚郭东明为了实现难加工材料高质量、高精度、高效率加工，满足不同应用领域难加工材料零件的加工要求，目前，超声辅助切削加工技术通过借鉴其他加工技术的发展经验，正不断向微细化、高效化、精密化、自动化、智能化等方向发展。高性能合金（如高温合金、钛合点，材料切削加工性差，零件加工要金、高强度钢等）、复合材料、硬脆材求高，很难用传统机械加工方法和加料（如光学玻璃、工程陶瓷和功

2、能晶工工具进行加工。因此，如何实现难体）等先进材料具有优异的性能，在加工材料零件的高质高效精密加工航空、航天、军工、电子和汽车等领已成为当前国内外关注的课题。域得到越来越广泛的应用。复合材为了适应各种先进材料不断扩康仁科料具有密度低、比强度和比模量高、大的应用需求，一方面，传统机械加大连理工大学教授、博士生导师。可设计性强、耐腐蚀性能好、抗疲劳工技术通过自身的不断更新发展以国际磨粒技术学会委员、中国机械工性能好和结构尺寸稳定性好等优点，及与其他相关技术的融合，在一些难程学会生产工程分会委员、磨粒加工在航空航天领域主要用于制造如机加工材料加工领域(尤其在模具加专业委员会副

3、主任和切削加工专业委员会委员、中国刀协切削先进制造技翼、尾舵、刹车盘、制动鼓、仪器舱段、工、铝合金和钛合金结构件加工等)术研究会常务理事。主要研究方向为支架等复杂结构件和零件。这些经表现出了加工精度和加工效率方面超精密与特种加工技术、难加工材料过成型制备的复合材料结构件和零的优势。另一方面，利用光、电、声、高效加工技术、计算机辅助设计与制件上，许多连接装配和附件安装用的热、化学、磁和原子能等能量进行加造。主持国家“973计划”和“863计划”课题、国家基金重点项目和其他科孔、窗口、型腔和安装定位面等需要工的特种加工方法（包括激光、超声、研项目20多项。获国家技术发明一进

4、行精密机械加工。航空航天领域电火花、电化学、高压水切割等）得等奖1项、教育部技术发明一等奖和典型的复合材料和硬脆材料结构件到了较快的发展，在一些高性能合金科技进步一等奖各1项。和零件如图1所示。这些结构件和和硬脆材料等难加工材料加工领域零件不仅对加工精度和加工质量要显示出一定的优越性。但是，无论是求高，而且对加工效率也有很高要传统机械加工，还是特种加工方法，*　国家“973计划”（2011CB013201）、国求。由于这些复合材料硬脆材料具多数是直接利用单一能量进行加工，家青年科学基金项目（51105055）和博士点基金（20100481128）资助。有硬度高、脆性大和

5、耐磨性好等特在加工效率、精度、表面质量和工具44航空制造技术·2012年第16期ComplexMachiningTechnology复合加工技术飞机复合材料结构件复合材料舱段铝基复材支架复合材料刹车盘陶瓷反射镜激光陀螺玻璃腔体发动机陶瓷活塞光学玻璃棱镜图1典型的难加工材料零件寿命等方面必然存在一定缺点和局适用范围和应用领域。近年来，国内机械切削作用、高频微撞击作用以及限。于是，利用多种形式能量的综合外研究人员针对难加工材料的超声超声空化作用等进行材料去除。由作用的复合加工技术出现了。复合辅助切削加工开展了大量的研究，一于超声振动的引入，改变了材料去除加工技术可以根据加工

6、材料特性以些机床生产商还开发了超声辅助切机理，降低了工具与工件之间的摩擦及加工精度和效率的要求，通过传统削加工机床。超声辅助切削加工技力，减少了工具与工件的接触时间，加工和特种加工方法的复合，不同特术已成为难加工材料零部件加工中增强了工具对工件的切削去除作用，种加工方法的复合等多种形式组合主要先进加工技术之一，具有重要的从而有效地提高了材料去除率，减小出各具特点的新的复合加工方法，达应用价值和广阔的应用前景。。切削力，降低切削热，减少刀具磨损，到优势互补，成为机械加工技术的重本文针对航空航天等领域中典改善加工精度和质量。要发展方向之一。型难加工材料零件加工的技术需求超声

7、辅助切削加工系统主要由超声加工作为20世纪初发展并和应用背景，结合作者和国内外学者超声电源、超声能量传输系统、超声开始应用于工业领域的一种非常有的研究成果，介绍了几种超声辅助切换能器、超声变幅杆、工具或工件、冷效的特种加工方法，特别适合于加工削加工技术的原理、特点和应用效却液供给单元等组成。在超声辅助玻璃、陶瓷、石英、金刚石、硅等各种果，以及这一复合加工技术的一些新切削加工过程中，超声电源通过超声硬脆材料，并已得到了广泛应用。将的进展。发生器将产生大于15kHz的高频电超声加工与传统的切削加工结合所信号，并经过功率放大后输出功率超形成新的