超聲振動輔助磨削技術(shù)研究進展

1、 超聲振動輔助磨削技術(shù)研究進展超聲振動輔助磨削技術(shù)研究進展匯報人：張玉周匯報人：張玉周導(dǎo)導(dǎo) 師：徐西鵬師：徐西鵬 教授教授內(nèi)容內(nèi)容前言前言1研究現(xiàn)狀研究現(xiàn)狀23發(fā)展趨勢發(fā)展趨勢4發(fā)展回顧發(fā)展回顧前言前言 不足不足 概念概念 優(yōu)勢優(yōu)勢前言前言p航空、電子、光學(xué)及通信工業(yè)的新技術(shù)迅猛發(fā)展，航空、電子、光學(xué)及通信工業(yè)的新技術(shù)迅猛發(fā)展，對硬脆性材料、難加工材料和新型先進材料的需求對硬脆性材料、難加工材料和新型先進材料的需求日益增多，對關(guān)鍵零件的加工效率、加工質(zhì)量和加日益增多，對關(guān)鍵零件的加工效率、加工質(zhì)量和加工精度提出了更高的要求。工精度提出了更高的要求。前言前言p傳統(tǒng)傳統(tǒng)加工方法是超精密磨削加工方法

2、是超精密磨削和單點金剛石切削；和單點金剛石切削；p產(chǎn)生較大的磨削力以及磨削熱，引起工件表面產(chǎn)生較大的磨削力以及磨削熱，引起工件表面、亞表面損傷以及砂輪壽命低亞表面損傷以及砂輪壽命低；p嚴重制約著零件加工精度及加工效嚴重制約著零件加工精度及加工效率。率。前言前言pUVAG是一種間歇式的加工方法；是一種間歇式的加工方法；p小幅的振動以超聲頻率附加在工具或工件上，使小幅的振動以超聲頻率附加在工具或工件上，使得加工工具的運動學(xué)發(fā)生改變；得加工工具的運動學(xué)發(fā)生改變；p結(jié)合了金剛石磨削加工材料去除機理和超聲加工結(jié)合了金剛石磨削加工材料去除機理和超聲加工特點的復(fù)合磨削加工技術(shù)。特點的復(fù)合磨削加工技術(shù)。前言前

3、言可產(chǎn)生加工力減小和切屑減薄的效果可產(chǎn)生加工力減小和切屑減薄的效果改善工件表面精度和形狀精度改善工件表面精度和形狀精度前言前言UVAM提高脆性與研性域發(fā)生轉(zhuǎn)變的臨界切提高脆性與研性域發(fā)生轉(zhuǎn)變的臨界切削深度，實現(xiàn)脆性材料的延性域加削深度，實現(xiàn)脆性材料的延性域加工，使復(fù)雜光學(xué)元件表面超精密加工工，使復(fù)雜光學(xué)元件表面超精密加工可以不須采用磨削和拋光的方法完成可以不須采用磨削和拋光的方法完成加工。加工。提高材料去除率，延長工具的壽命提高材料去除率，延長工具的壽命p首先是應(yīng)用在材料的切削加工首先是應(yīng)用在材料的切削加工p1927年年，R.W.Wood和和A.L.Loomis發(fā)表了有發(fā)表了有關(guān)超聲波加工的論

4、文關(guān)超聲波加工的論文，超聲加工首次提出超聲加工首次提出。p1945年年，L.Balamuth申請了關(guān)于超聲加工的申請了關(guān)于超聲加工的專利。專利。超聲振動磨削技術(shù)發(fā)展回顧超聲振動磨削技術(shù)發(fā)展回顧發(fā)展回顧發(fā)展回顧p20世紀世紀5060年代日本學(xué)者隈部淳一郎對振年代日本學(xué)者隈部淳一郎對振動切削進行系統(tǒng)研究動切削進行系統(tǒng)研究，提出了振動切削理論提出了振動切削理論，并成功實現(xiàn)了振動磨削加工并成功實現(xiàn)了振動磨削加工 。p20世紀世紀60年代年代，英國英國Hawell原子能研究中心原子能研究中心的科學(xué)家發(fā)明了新的超聲磨削復(fù)合加工方法的科學(xué)家發(fā)明了新的超聲磨削復(fù)合加工方法。超聲振動磨削加工在難加工材料和高精度

5、零件超聲振動磨削加工在難加工材料和高精度零件的加工方面顯示了很大的優(yōu)越性的加工方面顯示了很大的優(yōu)越性。超聲振動磨削技術(shù)發(fā)展回顧超聲振動磨削技術(shù)發(fā)展回顧發(fā)展回顧發(fā)展回顧p1986年日本學(xué)者石川健一受超聲電機橢圓振年日本學(xué)者石川健一受超聲電機橢圓振動特性啟發(fā)動特性啟發(fā)，首次提出了首次提出了“橢圓振動切削方橢圓振動切削方法法”（elliptical vibration cutting）。）。超聲振動磨削技術(shù)發(fā)展回顧超聲振動磨削技術(shù)發(fā)展回顧發(fā)展回顧發(fā)展回顧p20世紀世紀90年代初年代初，日本神戶大學(xué)社本英二等日本神戶大學(xué)社本英二等人對超聲橢圓振動切削技術(shù)進行了深入研究人對超聲橢圓振動切削技術(shù)進行了深入

6、研究，利用金剛石刀具采用雙激勵雙彎曲合成橢圓振利用金剛石刀具采用雙激勵雙彎曲合成橢圓振動的方式對黑色金屬動的方式對黑色金屬、淬火不銹鋼進行精密車淬火不銹鋼進行精密車削削，最小表面粗糙度可以達到最小表面粗糙度可以達到Ra0.0106um，不不但解決了金剛石不能加工黑色金屬的難題，而但解決了金剛石不能加工黑色金屬的難題，而且使這項技術(shù)達到了實用化階段且使這項技術(shù)達到了實用化階段。超聲振動磨削技術(shù)發(fā)展回顧超聲振動磨削技術(shù)發(fā)展回顧發(fā)展回顧發(fā)展回顧p20世紀世紀50年代年代，我國我國開始開始進行了振動加工的進行了振動加工的初步應(yīng)用研究工作，對超聲振動磨削機理進行初步應(yīng)用研究工作，對超聲振動磨削機理進行了

7、探索研究。了探索研究。p1985年前后機械電子工業(yè)部第年前后機械電子工業(yè)部第11研究所研制研究所研制成功超聲旋轉(zhuǎn)加工機成功超聲旋轉(zhuǎn)加工機，在玻璃在玻璃、陶瓷等硬脆材陶瓷等硬脆材料的內(nèi)外圓磨削加工中取得了優(yōu)異的工藝效料的內(nèi)外圓磨削加工中取得了優(yōu)異的工藝效果果。超聲振動磨削技術(shù)發(fā)展回顧超聲振動磨削技術(shù)發(fā)展回顧發(fā)展回顧發(fā)展回顧p1987年北京市電加工研究所研究成功了超硬年北京市電加工研究所研究成功了超硬材料超聲電火花復(fù)合拋光技術(shù)材料超聲電火花復(fù)合拋光技術(shù)。這項技術(shù)是世這項技術(shù)是世界上首次提出并實現(xiàn)采用超聲頻調(diào)制電火花與界上首次提出并實現(xiàn)采用超聲頻調(diào)制電火花與超聲波復(fù)合的研磨超聲波復(fù)合的研磨、拋光加工

8、技術(shù)拋光加工技術(shù)。與純超聲與純超聲波研磨波研磨、拋光相比拋光相比，效率提高效率提高5倍以上倍以上，并節(jié)約并節(jié)約了大量的金剛石磨料。了大量的金剛石磨料。超聲振動磨削技術(shù)發(fā)展回顧超聲振動磨削技術(shù)發(fā)展回顧發(fā)展回顧發(fā)展回顧p20世紀世紀80年代后期年代后期，天津大學(xué)李天基等人在天津大學(xué)李天基等人在高速磨削的同時對磨頭施以超聲振動高速磨削的同時對磨頭施以超聲振動，提出了提出了高效的超聲磨削復(fù)合加工方法高效的超聲磨削復(fù)合加工方法，效率比傳統(tǒng)的效率比傳統(tǒng)的超聲加工提高了超聲加工提高了6倍以上倍以上，表面質(zhì)量也有了大幅表面質(zhì)量也有了大幅提高提高。p20世紀世紀90年代后年代后，超聲振動超聲振動輔助加工成輔助加

9、工成為了為了研究熱點研究熱點。超聲振動磨削技術(shù)發(fā)展回顧超聲振動磨削技術(shù)發(fā)展回顧發(fā)展回顧發(fā)展回顧發(fā)展回顧發(fā)展回顧p目前目前的研究集中在參數(shù)的研究集中在參數(shù)( (砂輪轉(zhuǎn)速、振動幅度砂輪轉(zhuǎn)速、振動幅度與頻率、金剛石類型、磨粒尺寸、結(jié)合劑類型與頻率、金剛石類型、磨粒尺寸、結(jié)合劑類型、冷卻液和壓力等、冷卻液和壓力等) )對加工性能對加工性能( (MRR、切削力和、切削力和表面粗糙度表面粗糙度) )的影響。的影響。超聲振動磨削技術(shù)發(fā)展回顧超聲振動磨削技術(shù)發(fā)展回顧研究現(xiàn)狀研究現(xiàn)狀 內(nèi)容內(nèi)容技術(shù)類型技術(shù)類型一維徑向一維徑向一維切向一維切向二維二維一維軸向一維軸向研究現(xiàn)狀研究現(xiàn)狀技術(shù)類型技術(shù)類型研究現(xiàn)狀研究現(xiàn)狀

10、軸向超聲振動被應(yīng)用到工件或者砂輪上，能夠同軸向超聲振動被應(yīng)用到工件或者砂輪上，能夠同時減小平行與垂直方向的粗糙度，從而有效提高時減小平行與垂直方向的粗糙度，從而有效提高表面質(zhì)量。表面質(zhì)量。一維軸向超聲振動磨削技術(shù)一維軸向超聲振動磨削技術(shù)Wang等證實工作臺進給速度與砂輪轉(zhuǎn)速對垂直等證實工作臺進給速度與砂輪轉(zhuǎn)速對垂直于磨削方向的粗糙度影響較小于磨削方向的粗糙度影響較小，并且表面粗糙度并且表面粗糙度主要由垂直方向粗糙度決定主要由垂直方向粗糙度決定，通過改變加工參數(shù)通過改變加工參數(shù)方法很難顯著降低表面粗糙度方法很難顯著降低表面粗糙度。研究現(xiàn)狀研究現(xiàn)狀一維軸向超聲振動磨削技術(shù)一維軸向超聲振動磨削技術(shù)D

11、enkena研究發(fā)現(xiàn)在軸向振動磨削過程中研究發(fā)現(xiàn)在軸向振動磨削過程中，砂輪砂輪軸向分布的不同磨粒對工件起重復(fù)研磨作用軸向分布的不同磨粒對工件起重復(fù)研磨作用，從從而能獲得高質(zhì)量加工表面而能獲得高質(zhì)量加工表面。還指出使用普通粒徑還指出使用普通粒徑大小的砂輪大小的砂輪磨粒磨粒進行超聲波磨削時，超聲波輔助進行超聲波磨削時，超聲波輔助作用對表面質(zhì)量不會有積極影響。作用對表面質(zhì)量不會有積極影響。研究現(xiàn)狀研究現(xiàn)狀Tawakoli開發(fā)了一種干式軸向超聲振動磨削開發(fā)了一種干式軸向超聲振動磨削42CrMo4技術(shù)技術(shù)，試驗證實表面粗糙度提高試驗證實表面粗糙度提高，法向法向磨削力和熱損傷顯著降低磨削力和熱損傷顯著降低

12、。一維軸向超聲振動磨削技術(shù)一維軸向超聲振動磨削技術(shù)研究現(xiàn)狀研究現(xiàn)狀機理：機理：超聲振動促使磨粒產(chǎn)生斷續(xù)切削作用，而超聲振動促使磨粒產(chǎn)生斷續(xù)切削作用，而沖擊載荷促使工件材料更容易卷積，在切削區(qū)生沖擊載荷促使工件材料更容易卷積，在切削區(qū)生成較多的微觀裂紋擴展，促使磨削力以及摩擦系成較多的微觀裂紋擴展，促使磨削力以及摩擦系數(shù)減小數(shù)減小. .一維軸向超聲振動磨削技術(shù)一維軸向超聲振動磨削技術(shù)機理：機理：材料的塑性變形主要發(fā)生在材料的塑性變形主要發(fā)生在滑滑擦和犁削作擦和犁削作用階段用階段，由于垂直于切削方向的超聲振動促使由于垂直于切削方向的超聲振動促使滑滑擦和犁削比例相對減小擦和犁削比例相對減小，從而比磨

13、削能減小從而比磨削能減小，表表面熱損傷也顯著降低面熱損傷也顯著降低。研究現(xiàn)狀研究現(xiàn)狀徑向超聲振動磨削在提高加工效率以及改善砂輪徑向超聲振動磨削在提高加工效率以及改善砂輪使用性能等方面具有顯著優(yōu)勢。使用性能等方面具有顯著優(yōu)勢。一維徑向超聲振動磨削技術(shù)一維徑向超聲振動磨削技術(shù)Mult等對燒結(jié)氮化硅以及氧化鋁陶瓷進行徑向超等對燒結(jié)氮化硅以及氧化鋁陶瓷進行徑向超聲磨削試驗，發(fā)現(xiàn)磨削力大幅度減小以及材料去聲磨削試驗，發(fā)現(xiàn)磨削力大幅度減小以及材料去除率顯著增加，同時伴隨著粗糙度的輕除率顯著增加，同時伴隨著粗糙度的輕微微增加以增加以及砂輪磨損加劇及砂輪磨損加劇。研究現(xiàn)狀研究現(xiàn)狀法向磨削力減小的主要原因歸結(jié)為

14、超聲振動的工法向磨削力減小的主要原因歸結(jié)為超聲振動的工件與磨粒切削刃發(fā)生斷續(xù)接觸件與磨粒切削刃發(fā)生斷續(xù)接觸，減少了實際接觸減少了實際接觸時間時間，有效降低了摩擦系數(shù)有效降低了摩擦系數(shù)。一維徑向超聲振動磨削技術(shù)一維徑向超聲振動磨削技術(shù)砂輪磨損的增加是由于較低的摩擦力以及熱載荷砂輪磨損的增加是由于較低的摩擦力以及熱載荷作用作用，磨粒整體脫落數(shù)量減少而單顆磨粒的微觀磨粒整體脫落數(shù)量減少而單顆磨粒的微觀脆性斷裂增加脆性斷裂增加。研究現(xiàn)狀研究現(xiàn)狀粗糙度的輕微增加可能是由于同時發(fā)生切削作用粗糙度的輕微增加可能是由于同時發(fā)生切削作用的有效磨粒切削刃數(shù)量增加以及工件表面塑性變的有效磨粒切削刃數(shù)量增加以及工件表

15、面塑性變形減小所致形減小所致。一維徑向超聲振動磨削技術(shù)一維徑向超聲振動磨削技術(shù)在磨粒一次切削周期內(nèi)在磨粒一次切削周期內(nèi)，磨粒切削刃比普通磨削磨粒切削刃比普通磨削更早的切入以及更晚地脫離工件表面，這增長了更早的切入以及更晚地脫離工件表面，這增長了脈沖作用周期脈沖作用周期，增加了接觸壓力，由此產(chǎn)生了更增加了接觸壓力，由此產(chǎn)生了更多材料微觀斷裂多材料微觀斷裂，促使材料去除率增加促使材料去除率增加。研究現(xiàn)狀研究現(xiàn)狀Uhlmann通過單顆磨粒劃擦試驗通過單顆磨粒劃擦試驗，分析了先進陶分析了先進陶瓷徑向振動磨削的表面形成機制瓷徑向振動磨削的表面形成機制。試驗表明。試驗表明超聲超聲輔助改變了磨粒加工運動軌跡

16、，導(dǎo)致磨粒與工件輔助改變了磨粒加工運動軌跡，導(dǎo)致磨粒與工件的斷續(xù)接觸的斷續(xù)接觸，得到斷續(xù)切削溝槽得到斷續(xù)切削溝槽。一維徑向超聲振動磨削技術(shù)一維徑向超聲振動磨削技術(shù)研究現(xiàn)狀研究現(xiàn)狀Qu指出徑向振動磨削的最大未變形切屑厚度遠指出徑向振動磨削的最大未變形切屑厚度遠大于普通磨削的切屑厚度大于普通磨削的切屑厚度，從而比磨削能會大幅從而比磨削能會大幅度降低度降低。Qu等還證實當(dāng)磨削速度與振動頻率的等還證實當(dāng)磨削速度與振動頻率的比值較小時比值較小時，超聲振動對表面裂紋擴展的阻礙作超聲振動對表面裂紋擴展的阻礙作用顯著用顯著。一維徑向超聲振動磨削技術(shù)一維徑向超聲振動磨削技術(shù)研究現(xiàn)狀研究現(xiàn)狀局限性局限性：一般僅適

17、合在較大的振動振幅以及較小一般僅適合在較大的振動振幅以及較小的砂輪速度的條件下應(yīng)用的砂輪速度的條件下應(yīng)用。原因原因：材料的去除是利用切削刃與工件材料的周材料的去除是利用切削刃與工件材料的周期分離作用期分離作用，而在較高的砂輪速度下而在較高的砂輪速度下，工件振動工件振動的最大速度小于砂輪線速度則不會發(fā)生切削刃與的最大速度小于砂輪線速度則不會發(fā)生切削刃與工件的分離工件的分離，此時超聲振動對加工作用的影響將此時超聲振動對加工作用的影響將不顯著不顯著。一維切向超聲振動磨削技術(shù)一維切向超聲振動磨削技術(shù)研究現(xiàn)狀研究現(xiàn)狀田中行雄等研究了砂輪切田中行雄等研究了砂輪切向向超聲振動對不銹鋼工超聲振動對不銹鋼工件材

18、料去除率件材料去除率及表面形貌及表面形貌的影響，的影響，結(jié)果表明：結(jié)果表明：材材料去除率的增加不顯著料去除率的增加不顯著；由于；由于砂輪旋轉(zhuǎn)一周時單砂輪旋轉(zhuǎn)一周時單顆磨粒對工件上同一點的重復(fù)切削次數(shù)增加，導(dǎo)顆磨粒對工件上同一點的重復(fù)切削次數(shù)增加，導(dǎo)致表面粗糙度的增加。致表面粗糙度的增加。一維切向超聲振動磨削技術(shù)一維切向超聲振動磨削技術(shù)研究現(xiàn)狀研究現(xiàn)狀張洪麗從幾何運動學(xué)角度建立了單顆磨粒的切削張洪麗從幾何運動學(xué)角度建立了單顆磨粒的切削模型模型，證實切向超聲振動輔助磨削可以得到更短證實切向超聲振動輔助磨削可以得到更短 的切屑的切屑，更長的切削路徑更長的切削路徑。一維切向超聲振動磨削技術(shù)一維切向超聲

19、振動磨削技術(shù)研究現(xiàn)狀研究現(xiàn)狀任升峰等對任升峰等對Nd-Fe-B永磁材料進行研究永磁材料進行研究，結(jié)果，結(jié)果表表明切向超聲振動磨削使法向磨削力有所降低明切向超聲振動磨削使法向磨削力有所降低，表表面質(zhì)量較高面質(zhì)量較高，但會使切向磨削力急劇升高但會使切向磨削力急劇升高，導(dǎo)致導(dǎo)致磨削力比達到了磨削加工塑性金屬材料的程度磨削力比達到了磨削加工塑性金屬材料的程度。一維切向超聲振動磨削技術(shù)一維切向超聲振動磨削技術(shù)研究現(xiàn)狀研究現(xiàn)狀一維軸向超聲振動磨削一維軸向超聲振動磨削優(yōu)點優(yōu)點在于加工表在于加工表面質(zhì)量的顯著提高面質(zhì)量的顯著提高；一維徑向超聲輔助一維徑向超聲輔助磨削磨削優(yōu)優(yōu)點在于加工效率的大幅度提高點在于加工

20、效率的大幅度提高；一維一維切切向超聲輔助磨削向超聲輔助磨削在應(yīng)用上有局限在應(yīng)用上有局限性。性。一維超聲振動磨削技術(shù)一維超聲振動磨削技術(shù)研究現(xiàn)狀研究現(xiàn)狀鈴木清等開發(fā)了一種超聲波橢圓振動磨削技術(shù)鈴木清等開發(fā)了一種超聲波橢圓振動磨削技術(shù)，將金剛石磨粒電鍍在橢圓振動超聲波馬達的定子將金剛石磨粒電鍍在橢圓振動超聲波馬達的定子表面制成橢圓振動砂輪表面制成橢圓振動砂輪，磨削加工時砂輪作旋轉(zhuǎn)磨削加工時砂輪作旋轉(zhuǎn)運動以及垂直進給運動運動以及垂直進給運動，工件在工作臺水平面作工件在工作臺水平面作平移運動平移運動，此加工方法在本質(zhì)上是砂輪切向振動此加工方法在本質(zhì)上是砂輪切向振動 與徑向振動復(fù)合的磨削方法與徑向振動復(fù)

21、合的磨削方法。二維超聲振動磨削技術(shù)二維超聲振動磨削技術(shù)研究現(xiàn)狀研究現(xiàn)狀利用此技術(shù)利用此技術(shù)對單晶硅材料進行磨削試驗對單晶硅材料進行磨削試驗，研究結(jié)研究結(jié)果表明果表明：橢圓振動磨削的磨削力大幅度降低橢圓振動磨削的磨削力大幅度降低；材材料去除率顯著增加料去除率顯著增加，并且隨著砂輪轉(zhuǎn)速的降低而并且隨著砂輪轉(zhuǎn)速的降低而增加增加；與普通磨削相比與普通磨削相比，粗糙度沒有明顯改變粗糙度沒有明顯改變，加工表面龜裂較少加工表面龜裂較少，形成比較均一的微觀斷裂表形成比較均一的微觀斷裂表面面。二維超聲振動磨削技術(shù)二維超聲振動磨削技術(shù)研究現(xiàn)狀研究現(xiàn)狀趙波等開發(fā)了能顯著提高加工表面質(zhì)量的二維超趙波等開發(fā)了能顯著提高

22、加工表面質(zhì)量的二維超聲振動輔助磨削技術(shù)。該技術(shù)利用聲振動輔助磨削技術(shù)。該技術(shù)利用2個互相垂直個互相垂直放置的壓電陶瓷換能器，對工件同時施加砂輪切放置的壓電陶瓷換能器，對工件同時施加砂輪切向及軸向的超聲振動向及軸向的超聲振動，磨粒相對于工件的運動軌磨粒相對于工件的運動軌跡為橢圓回轉(zhuǎn)形狀跡為橢圓回轉(zhuǎn)形狀。二維超聲振動磨削技術(shù)二維超聲振動磨削技術(shù)研究現(xiàn)狀研究現(xiàn)狀對納米氧化鋯陶瓷的磨削試驗結(jié)果證對納米氧化鋯陶瓷的磨削試驗結(jié)果證實實超聲振動超聲振動磨削的表面質(zhì)量明顯提高磨削的表面質(zhì)量明顯提高，粗糙度可減小粗糙度可減小30%40%，磨削力減小磨削力減小20%30%，砂輪的使用壽命砂輪的使用壽命提高提高，材

23、料去除率提高材料去除率提高并且能夠并且能夠增加延性域切削增加延性域切削深度深度，實現(xiàn)實現(xiàn)陶瓷材料的精密加工陶瓷材料的精密加工。 二維超聲振動磨削技術(shù)二維超聲振動磨削技術(shù)研究現(xiàn)狀研究現(xiàn)狀上述上述二維振動磨削技術(shù)充分利用了一維振動磨削二維振動磨削技術(shù)充分利用了一維振動磨削的特點的特點，具有優(yōu)越的綜合加工性能具有優(yōu)越的綜合加工性能，但也，但也存在一存在一定的應(yīng)用局限和使用要求定的應(yīng)用局限和使用要求。平行于砂輪端面的二平行于砂輪端面的二維振動磨削維振動磨削，材料加工效率顯著提高但表面粗糙材料加工效率顯著提高但表面粗糙度沒有明顯變化度沒有明顯變化，加工過程中使用磨削速度較加工過程中使用磨削速度較低低，這

24、在一定程度上限制了該技術(shù)的廣泛應(yīng)用這在一定程度上限制了該技術(shù)的廣泛應(yīng)用。二維超聲振動磨削技術(shù)二維超聲振動磨削技術(shù)研究現(xiàn)狀研究現(xiàn)狀平行于工件平面的二維超聲輔助磨削技術(shù)平行于工件平面的二維超聲輔助磨削技術(shù)，在加在加工效率以及加工質(zhì)量等諸多方面表現(xiàn)了優(yōu)異的性工效率以及加工質(zhì)量等諸多方面表現(xiàn)了優(yōu)異的性能能，但是該技術(shù)要求滿足一定的條件才能充分發(fā)但是該技術(shù)要求滿足一定的條件才能充分發(fā)揮超聲波振動磨削的優(yōu)點揮超聲波振動磨削的優(yōu)點，即需綜合調(diào)整加工參即需綜合調(diào)整加工參數(shù)使磨粒一個振動周期所用的時間小于磨粒切入數(shù)使磨粒一個振動周期所用的時間小于磨粒切入切出工件所用的時間切出工件所用的時間，從而保證磨粒在磨削過

25、程從而保證磨粒在磨削過程中與工件材料發(fā)生分離中與工件材料發(fā)生分離。二維超聲振動磨削技術(shù)二維超聲振動磨削技術(shù)研究現(xiàn)狀研究現(xiàn)狀為進一步發(fā)揮超聲振動磨削技術(shù)的優(yōu)勢為進一步發(fā)揮超聲振動磨削技術(shù)的優(yōu)勢，梁志強，梁志強等等開發(fā)了一種垂直型橢圓振動磨削技術(shù)開發(fā)了一種垂直型橢圓振動磨削技術(shù)，即砂輪即砂輪徑向與砂輪軸向超聲振動復(fù)合磨削加工技術(shù)徑向與砂輪軸向超聲振動復(fù)合磨削加工技術(shù)。其其顯著特點為磨削過程中單顆磨粒相對工件的加工顯著特點為磨削過程中單顆磨粒相對工件的加工運動軌跡為空間螺旋線。運動軌跡為空間螺旋線。二維超聲振動磨削技術(shù)二維超聲振動磨削技術(shù)研究現(xiàn)狀研究現(xiàn)狀徑向徑向振動振動使磨粒的切削深度呈周期性改變使

26、磨粒的切削深度呈周期性改變，磨粒磨粒的最大磨削深度增加的最大磨削深度增加，并且伴隨發(fā)生磨粒與工件并且伴隨發(fā)生磨粒與工件的周期分離現(xiàn)象的周期分離現(xiàn)象，磨削刃作用時間變短磨削刃作用時間變短，摩擦系摩擦系數(shù)大幅度降低數(shù)大幅度降低，從而促使磨削力大幅度減小，材從而促使磨削力大幅度減小，材料去除率顯著增大料去除率顯著增大。二維超聲振動磨削技術(shù)二維超聲振動磨削技術(shù)研究現(xiàn)狀研究現(xiàn)狀軸向振動軸向振動使使不同磨削刃的切削軌跡互相干涉而產(chǎn)不同磨削刃的切削軌跡互相干涉而產(chǎn)生重復(fù)研磨作用生重復(fù)研磨作用，使磨削溝槽的尺寸變寬變淺使磨削溝槽的尺寸變寬變淺，同時由于磨粒巨大的加速度沖擊作用同時由于磨粒巨大的加速度沖擊作用，

27、減少了材減少了材料的加工塑性變形料的加工塑性變形，比磨削能降低比磨削能降低，表面熱損傷表面熱損傷以及變質(zhì)層厚度減小以及變質(zhì)層厚度減小，從而能夠顯著提高表面質(zhì)從而能夠顯著提高表面質(zhì)量量。二維超聲振動磨削技術(shù)二維超聲振動磨削技術(shù)研究現(xiàn)狀研究現(xiàn)狀分別用單晶硅以及藍寶石晶體作為加工工件分別用單晶硅以及藍寶石晶體作為加工工件，進行磨削試驗進行磨削試驗，結(jié)果證實磨削力降低可達結(jié)果證實磨削力降低可達30%，表面粗糙度降低達到表面粗糙度降低達到20%，并且加工表并且加工表面較為光滑面較為光滑，表面光潔度顯著提高。這表明橢表面光潔度顯著提高。這表明橢圓振動磨削技術(shù)在提高加工效率和表面質(zhì)量方圓振動磨削技術(shù)在提高加

28、工效率和表面質(zhì)量方面具有面具有更好更好的綜合加工性能。的綜合加工性能。二維超聲振動磨削技術(shù)二維超聲振動磨削技術(shù)發(fā)展趨勢發(fā)展趨勢p超聲振動輔助磨削技術(shù)是一個新的研究領(lǐng)超聲振動輔助磨削技術(shù)是一個新的研究領(lǐng)域，其加工機理、加工方法及加工裝置的研究域，其加工機理、加工方法及加工裝置的研究還有待于深入和完善。還有待于深入和完善。 發(fā)展趨勢發(fā)展趨勢發(fā)展趨勢發(fā)展趨勢p高效穩(wěn)定超聲振動系統(tǒng)研究高效穩(wěn)定超聲振動系統(tǒng)研究現(xiàn)有的實驗及實用振動切削加工系統(tǒng)輸出功率現(xiàn)有的實驗及實用振動切削加工系統(tǒng)輸出功率小、能耗高小、能耗高，因此因此，期待實用的大功率振動系期待實用的大功率振動系統(tǒng)到目前為止統(tǒng)到目前為止，輸出能量為輸出能量為4kW的振動系統(tǒng)已的振動系統(tǒng)已研制出來并投產(chǎn)使用研制出來并投產(chǎn)使用。在日本在日本，超聲振動切削超聲振動切削裝置通?？奢敵龉β恃b置通常可輸出功率1kW，切削深度為切削深度為0.010.06mm。發(fā)展趨勢發(fā)展趨勢發(fā)展趨勢發(fā)展趨勢p超聲橢圓振動超聲橢圓振動加工技術(shù)加工技術(shù)的研究的研