引言

为满足制作业对零部件加工品质的更高要求，，，能够选取超声波振动技术来达到间歇式切割的作用 [1-2] 。。椭圆振动切削方式是指通过对刀具或被测零件施加双向抖擞为用来实现对刀头和被测工件的椭圆切割蹊径节制成效 [3] 。。相对于单向振荡切割方式，，，选取椭圆振荡切割方式能够获得更显著的“分离”效应，，，使刀 - 屑在切割阶段产生反向摩擦效应，，，从而提高切割效能 [4] 。。

有关方面的钻研吸引了好多了学者，，，获得了肯定的钻研成就。。申奥等 [5] 钻研超声椭圆振动铣削参数对钛合金残存应力的影响，，，用极差法分析尝试数据优化参数组合，，，对工件残存应力影响成分从小到大顺次为：切削速度、、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，，，发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分离型断续切削加工，，，耽搁刀具的使用寿命，，，可能有效地提逾越产效能。。张明亮等 [7] 分析钛合金超声椭圆振动铣削工艺，，，尝试测试得到切削力降低 20%～30%，，，理论粗糙度降低。。

本钻研针对 Ti- 6Al- 4V 合金发展测试，，，对比了分歧振动幅值下对非陆续加工效应的影响，，，再凭据以上钻研了局进行钛合金的椭圆振动尝试而分析，，，为后续的超声椭圆振动铣削工艺优化奠定肯定的理论基础。。

1、、 超声椭圆振动铣削机理

相对于单向振荡切割方式，，，施加超声波椭圆振动切割作用后可能获得更梦想的切割成效。。本钻研选取4 套半圆形压电片将两片平行分列的压电片组装成眉山治结构压电片，，，再依照设定挨次施加正弦波，，，形成双曲型超声波的椭圆形振动。。在本尝试侧铣期间，，，相对刀旋转轴成垂直的 xoy 平面上施加了超声波椭圆抖擞为用。。在肇始阶段，，，节制椭圆振动主轴与 Y 轴维持一致，，，并且短轴与 X 轴也维持一致，，，以主轴最高地位处作为肇始振点，，，使椭圆轨迹沿顺时针方向振动；与旋转工具方向维持一致，，，由此获得图 1 的超声椭圆振动铣削道理加工成效。。

当刀具进行椭圆振动的时辰，，，能够随刀具产生共同旋转，，，之后施加超声波椭圆振动便能够形成铣刀中心轨迹及刀尖活动方程。。

构建如下的铣刀轨迹算式：

式中：a、、b 别离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、、 试验规划

以 VMC1160 型四轴垂直数控机床进行测试，，，选取正向铣削工艺。。指标声波幅度凭据设定电压进行确定。。将本尝试的节制前提和工艺参数列于表 1 中。。试验起头前，，，首先要对被测物体批注进行打磨，，，并且预防因工具损耗而导致试验了局形成较大误差。。

在试验过程中，，，选取 LTZ- 50 型测力计进行样本数据测试。。选取芬兰 FSM- 6000XTR 型应力仪测定理论残存应力。。选取 Prism步骤检测切削面下方肯定深度处的理论残存应力值。。

3、、 试验了局与会商

3.1 切削力

节制固定主轴动弹速度的情况下，，，逐步提供数据采集频率，，，使其越发趋近于真实值。。该仪器采样频率设定在 1 000 Hz。。切割起头前，，，必要先开启超声波电源检测切割力，，，保障在铣削阶段能够实时采集来自超声波的切削力参数，，，切割实现后，，，将超声波电源关闭，，，从而堵截力量计数据网络过程。。由于侧铣加工过程中，，，刀具在加工过程中所受的切削载荷相对于径向作使劲很小，，，所以在本尝试中，，，仅钻研由幅值因子导致的径向切削力扭转状态。。针对目前超声波加工过程，，，现实取样频率较小，，，难以正确丈量动态切削力。。径向切削力随振幅变动了局如图 2 所示。。

从图 2 测试了局中能够看出，，，当增大附加幅值时，，，均匀径向切割力呈不休降落的趋向。。当超声波幅值从 1μm增长到 7μm时，，，均匀径向切割力从 32.1N减小为 25.6 N，，，降落比例约 20%。。这是由于在 1 μm变动幅度下，，，刀具维持持续切割的状态，，，随着振幅增大到 3 μm以来，，，能够通过超声波椭球铣削方式来实现非均匀间断切割加工的过程，，，受到瞬间细小撞击作用时，，，切削层结构也产生急剧形变并从脱离，，，显著降低了初切力。。在超声波加工过程中，，，当超声波幅值从3 μm 增长到 7 μm 时，，，会出现均匀切削力减小的景象。。产生上述景象的原因是随着振幅量的增大，，，有利于强化超声波椭振铣削作用，，，使加工周期显著缩短，，，而均匀切削力随之减小。。

3.2 理论残存应力

图 3 为超声波椭园铣削过程中各幅值对应的理论残存应力测试数据。。从图 3 能够看出，，，随着振幅的增大，，，理论残存应力也随之增长。。这是由于随着振幅的增长，，，更容易产生分离景象，，，且更易在切削过程中形成负后角，，，使后倾面在切削阶段形成较大残存压应力。。超声波椭圆加工理论区域理论残存应力呈勺型散布，，，理论残存应力由理论最大点随深度增大持续降落，，，由此获得了不变理论残存应力。。当振动幅值增大时，，，选取负后角切割工艺得到的轧光效应更显著，，，并产生较厚形变层。。

4 、、结论

通过对超声椭圆振动铣削钛合金切削力和残存应力分析，，，得出以下结论：

1）当增大附加幅值时，，，均匀径向切割力呈不休降落，，，有利于强化超声波椭振铣削作用，，，使加工周期显著缩短，，，而均匀切削力也随之减小。。

2）随着超声振幅增大，，，理论残存应力增长，，，理论残存应力由理论最大点随深度增大持续降落，，，获得了不变理论残存应力。。

参考文件

[1] 卢明明，，，马宇航，，，杜永盛，，，等.非共振椭圆振动切削 BK7 光学玻璃的亚理论危险深度预测钻研[J].工具技术，，，2023，，，57（9）：51- 57.

[2] 李洪强，，，苏国胜，，，夏岩，，，等.减振镗杆克制振动的钻研进展[J].工具技术，，，2023，，，57（9）：3- 15.

[3] 徐作栋，，，董月清，，，阳小勇. 低温微量光滑和超声椭圆振动下GH4169 合金切削钻研[J].组合机床与自动化加工技术，，，2023（4）：125- 127.

[4] 卢明明，，，周瑞琦，，，杜永盛，，，等.椭圆振动辅助切削振动参数对加工SiCp/Al 切削力的影响钻研[J].制作技术与机床，，，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残存应力有限元仿真[J].组合机床与自动化加工技术，，，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点和刀具磨损钻研 [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.

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