下载文档原格式
振动切削加工技术姓名：宋大同班级：机械工程1105班学号：113085201149摘要：振动切削加工技术是机械振动有利一面的应用，这是一种优于普通切削的新技术，是先进制造方法的重要组成部分。
本文通过振动切削与普通切削的对比，分析了振动切削的原理、特点、工艺效果及在切削过程中的作用。
同时论述了振动切削加工技术在工业中的具体应用和仍需解决的问题。
关键词：振动切削低频振动超声振动工艺效果应用机械振动同许多事物一样具有两面性，有其不利的一面，也有其有利的一面。
振动切削加工技术就是机械振动有利一面的应用。
振动切削加工是20 世纪60 年代发展起来的一种先进制造技术，它通过在常规的切削刀具上施加高频振动，使刀具和工件发生间断性的接触，从而使传统切削模式发生了根本性的变化。
振动切削改变了工件与刀具之间的时间与空间的分配，从而改变了切削加工机理，达到了减小切削力和切削热，并且提高加工质量和效率的目的。
由于其在一定范围内能够有效地解决难切削材料的加工及其精密切削加工方面的问题，因而越来越引起人们的重视。
1.普通切削与振动切削在普通切削中，切削是靠刀具与工件的相对运动来完成的。
切屑与已加工表面的形成过程，本质上是工件材料受到刀具的挤压，产生弹性变形和塑性变形，使切屑与母体分离的过程。
在这种刀具始终不离开切削的普通切削中，刀具的作用包括两个方面：一个是刀刃的作用，一个是形成刀刃的刀面的作用。
由于刀刃与被切削物接触处局部压力很大，从而使被切物分离。
刀面则在切削的同时撑挤被切物，促进这种分离。
普通切削中，伴随着切屑的形成，由于切屑与刀具之间的挤压和摩擦作用，将不可避免产生较大的切削力，较高的切削温度，使刀具磨损和产生切削振动等有害现象。
基于这种思想，产生了一种新的切削方法——振动切削。
振动切削即通过在切削刀具上施加某种有规律的可控的振动，使切削速度、切削深度产生周期性的改变，从而得到特殊的切削效果的方法。
振动切削改变了工具和被加工材料之间的空间与时间存在条件，从而改变了加工机理，达到减小切削力、切削热，提高加工质量和效率的目的。
振动钻削对改善深孔加工质量因素的研究摘要笔者通过振动钻削试验，对深孔加工质量进行分析，为改进深孔加工精度提供了理论依据。
关键词振动钻削；深孔加工；质量因素在生产中长期沿用“钻一扩一铰”的传统工艺方法，生产效率低，特别是深孔加工中的排屑、冷却与润滑以及钻头的导向等问题的存在，严重影响了孔加工的质量和效率。
为解决这个问题，笔者在现有的摇臂式钻床基础上，进行设备改装，经过多次试钻，采用振动钻孔的加工方式，完成深孔加工的任务，达到预期的质量效果。
1 振动钻削原理振动钻削是一种新的深孔加工方法，效率高，表面质量好，在国内外受到高度重视，并得到广泛应用。
其突出特点是：1）瞬时切削速度高；2）刀具与工件的接触是间断的、变化的。
带动凸轮进行高速旋转，刀具作规律性的简谐振动，完成对工件的振动钻削加工。
2 振动钻削实验概述2.1工作机理试验设备是由普通摇臂式车床改装成的深孔钻床。
在机床的工作台上安装激振器，直流电动机控制振动频率，无级调频范围为0Hz～l00Hz，双偏心轮机构组成激振振幅，无级调幅范围为0rnm～0.5rnm，钻头是7.9mm的内排屑深孔钻，刀片材料为YT798，试件为14mm×130mm 的铸铁，加工中激振振幅取0.07mm，激振频率取95Hz，进给量为0.008mm/r，主轴转速为1250r/min，选用5#机械油进行冷却和润滑，油压4MPa。
2.2试验效果振动钻削得到的孔壁粗糙度（Ra=0.837μm）相比普通钻削加工出的孔壁粗糙度（Ra一般在5μm以上）要好许多，接近于磨削效果。
实践证明振动钻削的断屑和排屑效果良好、润滑较为充分、可以抑制切削颤振和积屑瘤等缺陷，能够有效提高加工质量。
2.3质量分析1）良好的断屑和排屑效果。
振动钻削时，根据刀具的振动频率，均等地分割出工件上需要切削部位的大小，并且使这一部分有规律地变形成为断屑。
（1）振动钻削时，高压切削液和狭小的容屑空间造成切屑很容易从强度较差的部位形成断屑。
GFRP 低频轴向振动制孔的钻削力特性和套料钻磨损分析*董香龙， 郑 雷， 韦文东， 孙晓晗， 刘子文， 孙衍涛， 何智伟（盐城工学院 机械工程学院, 江苏 盐城 224051）摘要 GFRP 的套孔钻削过程中极易产生分层、撕裂等加工损伤，其与轴向钻削力直接相关。
为提高GFRP 的制孔质量，采用新型金刚石薄壁套料钻，结合低频轴向振动加工技术，建立单颗磨粒的运动学模型和动力学模型，试验研究GFRP 制孔中的轴向力变化规律，并对套料钻的烧焦概率、自动落料率进行分析。
结果表明：对比常规钻削，低频振动钻削时的瞬时进给量和轴向力比常规钻削时的大，且随着振幅的增加，轴向力也随之增大；低频振动钻削和常规钻削时的轴向力皆随进给速度的增加而增大，随主轴转速的升高而降低。
同时，低频振动钻削时磨粒间断性地参与钻削，大大降低了套料钻的烧焦概率，提高了其自动落料率，自动落料率高达88.24%，可实现GFRP 的连续批量制孔。
关键词 低频轴向振动；套孔加工；轴向力；烧焦概率；自动落料中图分类号 TG58; TG71; TQ164 文献标志码 A 文章编号 1006-852X(2023)01-0082-08DOI 码 10.13394/ki.jgszz.2022.0053收稿日期 2022-04-19 修回日期 2022-08-08纤维增强树脂基复合材料（fiber reinforced plastics ，FRP ）、工程陶瓷及其层叠构件因其特殊性能在航空航天设备、坦克装甲等领域有着广泛的应用[1]。
在工程实践中，常以陶瓷/FRP 叠层材料作为新型坦克装甲车辆的复合装甲，其应用前景极其广阔；而玻璃纤维增强复合材料(glass fiber reinforced plastic ，GFRP)因其良好的冲击韧性和经济性，常作为层叠复合装甲的支撑背板。
鉴于现有成形工艺的制约，复合材料成形时无法精确预留用于装配的各种孔、槽等，装配时不可避免地需要进行二次机械加工，尤其是孔槽的加工[1-2]。
振动钻削对改善深孔加工质量因素的分析作者：杜振东来源：《科技风》2018年第26期摘要：深孔加工在金属的切削之中是一个非常有难度的问题.其切削技术的精确性一直很难达到加工标准。
因此本文在震动钻削研究的理论根基上，对震动钻削的流程和钻削结果进行简单的分析研究，较完整的简述了振动钻削提升加工质量的因素。
如振动钻削提升加工品质是由于其拥有下面因素的有利影响：较好的断屑和排屑的效果，足够的光滑，对积屑的清理及对已经完成孔壁的反复抛光效用等，经过本次切削实践，探究了切屑状态改变与切削数据之间的联系，概括出断屑的最好切削前提。
关键词：振动钻削；深孔加工；精确度1 振动钻削原理及实验振动切削的原理即是在原来的加工流程中人为地给设备及零件以合适的方向、一定震动数及震动幅度的能够控制振动，让切削加工按照一定的固定方式进行加工，在切削的同时不断的震动，构成一种实质上与从前切削方式不一样的创新型的切削方法，实质上属于脉冲切削。
其独有的特色是：①瞬间对产品切削的速度极快。
②机床上的刀具与加工件的接触不是固定不变的，而是根据要求不断改变的。
试验是在传统车床更改形成的深孔鉆床上研究观察的。
激振器固定在设备的任务台上，机床振动的频数是通过直流电动机进行调整的，在0～l00Hz的范围内能够顺畅频数，激振振幅是通过双偏心轮进行调整，在0～0.5rnm 之间能够不分级别的调整幅度，所使用机床的钻头是7.9mm的在钻内内排废屑的深孔型钻头，所使用的刀具是YT798，试验品是14mm×130mm 的铁制品，生产中激振的振动幅度为0.07mm，激振的震动频数为95Hz，出入量为0.008mm/r，主轴的旋转速度为1250r/min，使用5#机械润滑油油对其冷处理和润滑，其设备的油压为4MPa。
2 试验结果使用TR240便携式粗糙程度仪器对此设备加工零件的粗糙程度进行测量。
显而易见，振动钻削加工方式加工的零件孔壁粗糙程度（Ra=0.837μm）要明显好于传统钻削工艺下生产出的孔壁粗糙程度（ Ra一般在5μm以上），甚至加工出来的效果可以与磨削相媲美。
微小孔加工方法
微小孔加工方法主要有以下几种：
1.电火花加工：主要用于加工模具，在微机械、机械加工、光学仪器等领域
广泛应用。
它通过电火花放电来去除材料，可以实现高精度的微小孔加工。
2.激光加工：可以用于加工各种材料，如金属、非金属、复合材料等。
激光
加工具有高精度、高效率、高灵活性等优点，可以用于加工各种形状和大小的微小孔。
3.等离子加工：利用等离子体的高温、高能、高化学反应活性的特点，实现
微小孔的高效加工。
这种方法可以在各种材料上加工出微小孔，并且对材料的表面损伤小。
4.超声波加工：利用超声波的振动来去除材料，实现微小孔的加工。
这种方
法具有加工效率高、工具磨损小、加工质量好等优点。
5.化学刻蚀：利用化学反应来去除材料，实现微小孔的加工。
这种方法可以
在各种材料上加工出微小孔，但加工效率较低，且对环境有污染。
不同的微小孔加工方法有各自的优缺点，根据具体的加工需求和材料特点选择合适的加工方法。
超声振动钻削的原理超声振动钻削是一种应用超声振动的钻孔工艺技术，它利用超声波的机械振动来促进钻头与工件之间的相互作用，从而提高钻削的效率和质量。
其原理主要包括超声振动的发生、传导和作用三个方面。
首先是超声振动的发生。
超声振动的产生是通过将高频电能转换为机械振动能，进而形成超声波。
多数超声振动钻削系统采用的是压电换能器，其内部由陶瓷材料构成的换能器能将电能转换为机械能。
当外加交变电压作用于换能器时，由于压电效应的作用，换能器内部的陶瓷材料会产生相应的压缩变形，进而使结构上固定的反射器或声振头产生弹性振动。
这种振动以高频和微小振幅的形态传导至钻头。
其次是超声振动的传导。
超声波的传输方式有固体传导、气体耦合和液体耦合三种形式，而超声振动钻削主要采用的是固体传导方式。
通过将超声波能量由振动系统传导至钻头，能够充分利用能量，并将其集中到钻头的工作部分。
传导过程中，由于超声波在固体中传播的特性，钻头表面的振动状态经过传导会发生改变，形成相应的振动频率和振幅。
最后是超声振动的作用。
超声振动在钻削过程中能够对切削区域产生直接和间接的影响。
首先，超声振动的直接作用是通过改变切削行为的方式来提高钻削效率和质量。
超声波的振动作用使切削液和切削碎屑在切削点得到更好的清洗和排除，从而减小切削角度和切削力。
其次，超声振动还能对切削加工区域进行间接的改善。
超声振动对切削液和切削碎屑的清洗和排除能减少加工过程中的热量生成和磨损，减少切削环境中的摩擦。
这些作用可以减小钻头与工件之间的摩擦力，降低工件表面的粗糙度，并提高钻削的精度和质量。
总结起来，超声振动钻削的原理是通过超声波的机械振动来促进钻头与工件之间的相互作用，提高钻削的效率和质量。
它通过超声振动的发生、传导和作用，改变切削行为的方式、优化切削加工区域，从而达到提高钻削效果和提高工件表面质量的目的。
在实际应用中，超声振动钻削已经成为一种常用的高效率加工技术，广泛用于航空航天、汽车制造和精密机械加工等领域。
群钻的各种钻型基本型群钻在钻通用结构钢材料时，获得了良好的切削性能。
但是加工材料日益多样化，各类材料的加工性千差万别，加工零件的结构形状、工艺条件也有着很大的变化。
工件材料变了，孔的要求变了，促使钻型也必须跟着变，要有灵活性。
要正确分析和估计客观情况，并采取有效的措施。
本章将着重分析和总结各种情况下的钻孔经验和初步规律。
第一节钻孔中产生的问题钻孔中遇到的问题很多，下面从加工材料和工艺条件两个方面列举些实例，说明用普通麻花钻钻孔时所暴露出来的问题。
一、加工材料不同所产生的问题(1)钻强度大、硬度高的钢材时(如各种高强度合金钢、淬火钢等)，负荷大，钻不动，勉强钻下去，钻头很快磨钝、烧坏。
(2)钻高锰钢及奥氏体不锈钢时，产生严重的加工硬化现象，越钻越硬，钻头磨损很快，产生毛刺很严重。
(3)在钻床上钻钢时(如低碳钢、不锈钢)，切屑长而不断，象两条长蛇一样盘旋而出，缠绕在主轴上，乱甩伤人，很不安全，而且切削液加不进去。
在自动机床上这一问题更为突出。
(4)钻铸铁时，切屑成碎末，像研磨剂一样，高速切削时常把钻头两外缘转角磨损掉。
(5)钻紫铜时孔形常不圆，钻软紫铜也不易断屑，有时钻头被咬在孔。
(6)钻黄铜等材料经常产生“扎刀”现象，轻则把孔拉伤，重则使钻头扭断。
(7)钻铝合金孔壁不光，切屑不易排出，尤其在钻深孔时切屑常挤死在钻沟里。
(8)钻层压塑料(如夹布胶木、夹纸胶木、玻璃丝夹布胶木等)，时常发生孔入口处有毛刺、中间分层、表面变色出黄边、出口处脱皮现象。
(9)钻有机玻璃时，孔不光亮，发暗(乌)，本来是透明净亮的，钻完孔后，孔壁变成乳白色了，更严重时孔壁烧伤，和产生“银斑”状裂纹。
(10)钻橡皮时，孔收缩量很大，易成锥形、上大下小，孔壁毛糙。
二、工艺条件不同产生的问题(1)钻薄板孔，有时工件不便于压紧，人们多采用手扶，但当钻头刚要钻出工件时，手就扶不住工件了，发生抖动，很容易出工伤事故。
另外，孔易产生多角形、毛刺和变形。
南通大学Nan Tong University功率超声振动加工技术院系：专业：自动化班级：学号：姓名：李芸关键词：振动加工、换能器发生机理、熔焊、功率超声车削、珩磨技术引言：超声加工（ultrasonic machining），起源于20世纪50年代初期，是指给工具或工件沿一定方向施加超声频振动进行振动加工的方法。
超声加工系统，由超声波发生器、换能器、变幅杆、振动传递系统、工具、工艺装置等构成。
在难加工材料和精密加工中，功率超声加工技术具有普通加工无法比拟的工艺效果，具有广泛的应用范围。
由于功率超声加工技术具有许多优点，与其他加工技术相比较，常常能大幅度提高加工速度、提高加工质量和完成一般加工方法难以完成的加工工作。
因此，在工业、农业、国防和医药卫生、环境保护等部门得到越来越广泛的应用。
正文：一、超声加工的基本原理超声加工时，高频电源联接超声换能器，由此将电振荡转换为同一频率、垂直于工件表面的超声机械振动，其根幅仅0．005~0．01mm，再经变幅杆放大至0．05~0．lmm，以驱动工具端面作超声振动。
此时，磨料悬浮液（磨料、水或煤油等赃工具的超声振动和一定压力下，高速不停地冲击悬浮液中的磨粒，并作用于加工区，使该处材料变形，直至击碎成微粒和粉末。
同时，由于磨料悬浮液的不断搅动，促使磨料高速抛磨工件表面，又由于超声振动产生的空化现象，在工件表面形成液体空腔，促使混合液渗入工件材料的缝隙里，而空腔的瞬时闭合产生强烈的液压冲击，强化了机械抛磨工件材料的作用，并有利于加工区磨料悬浮液的均匀搅拌和加工产物的排除。
随着磨料悬浮液不断地循环。
磨粒的不断更新。
加工产物的不断排除，实现了超声加工的目的。
总之，超声加工是磨料悬浮液中的磨粒，在超声振动下的冲击、抛磨和空化现象综合切蚀作用的结果。
其中，以磨粒不断冲击为主。
由此可见，脆硬的材料，受冲击作用愈容易被破坏，故尤其适于超声加工。
由超声发生器产生的高频电振荡（频率一般为16～25千赫，焊接频率可更高）施加于超声换能器上（见图），将高频电振荡转换成超声频振动。
深孔加工的振动钻削与断屑【摘要】本文结合生产实际，针对深孔加工存在的问题，通过切削实验，探讨了切屑形态变化与切削参数之间的关系，总结出断屑的最佳切削条件。
【关键词】深孔加工；振动钻削；断屑；加工精度一、振动钻削简介所谓振动切削就是在传统的切削过程中给刀具或工件以适当方向、一定频率和振幅的可控振动，使切削用量按给定的规律进行工作，一边切削，一边振动，形成一种本质上与传统切削过程不同的新颖的切削方式，实际上是一种脉冲切削。
其突出特点：瞬时切削速度高；刀具与工件接触是间断的、变化的。
二、振动钻削机理（1）振动切削原理。
低频轴向振动钻孔是在钻头的轴向加上有规律的振动。
钻孔时，工件旋转，钻头边进给边做轴向振动。
振动切削时，根据刀具的振动频率和工件的运动速度的关系，均等地分割出工件上的lt的大小，并且使这一部分有规律地变形成为切屑。
如图1所示。
切削时，lt越短，lt越容易变形。
由于lt=v/f，那么，改变v 或f，都能控制lt的长度。
振动切削的效果是受lt的大小影响的。
决定振动切削性能的lt，在振动频率f一定的情况下，切削速度v 越低，lt就越短；在切削速度v一定的情况下，振动频率f越高，lt就越短。
（2）振动钻削的断屑机理。
假定以钻头开始切入的起始点为坐标原点，钻头进给方向为正方向，则钻头切削刃上任意一点的轴向位移为：x=ms+■+asin（wt+φ）（1）。
当振动钻头相邻的波形不发生干涉时，切削层面积是连续不断的；而发生干涉时，切削层重复性间断，切削层单元保持一致。
如图2所示。
图中阴影部分是切削层面积。
图2所示为一周内切屑的形态与振动波形及其相位角的关系。
可见：当φ=0°时，波形无干涉，切屑为连续的带状切屑。
当φ=120°时，波形干涉，刀具由于切出、切入点不断变化，使得切屑间断，以利断屑、排屑。
相位角φ=0°时的波形。
发生干涉时的条件为：■1（4）。
由（4）式可知，要发生干涉，振幅和进给量必须满足以下条件：2a/s≥1，即s≤2a。
