高功率超声波振动切削模具镜面

高功率超声波振动切削模具镜面

超声波振动切削技术近来已广泛应用于各种精密零件的精加工（如镜面精加工和模具精密微加工）。然而，以往超声波振动切削应用仅限于高成本的超精密加工，且由于振动装置功率的限制，切削深度通常在几微米到几十微米的范围内。为了将其应用扩展到普通加工设备的低成本镜面表面处理，文中研发了大功率超声波振动装置。

早在1994年第一次提出超声波振动切削，超声波振动切削与传统的球头铣削相比，表面质量更好、加工效率更高、进给速度高达数千毫米/分钟（球头铣削为数百毫米/分钟），这是因为振动频率可以高于旋转频率。然而，目前市场销售的超声波振动装置的功率受限，导致该切削技术的应用被限制在高成本的超精密加工中。当加工硬化模具钢时，需采用超精密机床和温度控制室保证切削深度在几微米至几十微米范围内，这是导致超声波振动切削应用受限的原因。

与高成本超精密加工相比，工业上更需要加工普通精度的模具。在普通加工环境中，由于机床热变形，加工误差通常大于100微米，因此，在普通加工中需要比一百微米更大的切削深度，这降低了对机床的要求。为了采用普通设备加工一般精度模具，文中研发出一种大功率超声波振动装置。

所研发的大功率超声波振动装置采用单晶金刚石刀具，文中对该切削装置性能进行研究。结果表明切割深度增加至0.4mm时，该装置仍能进行切削且表面粗糙度为0.013μm Ra甚至更小；单晶金刚石刀具不易磨损，且刀具磨损随切屑厚度的增加而增加。这说明所研发的装置适合于采用普通设备进行低成本的镜面表面处理。

网址：http://yadda.icm.edu.pl/baztech/element/bwmeta1.element.baztech-33e5afc7-7b25-440a-959ccd3478d66005

作者：Hongjin JUNG

编译：徐嘉浩