超聲波振動(dòng)珩磨加工技術(shù)介紹
　　對(duì)于超聲波振動(dòng)加工技術(shù)，日本是研究最早的國(guó)家，迄今有許多方面已比較成熟并付諸實(shí)踐。但是，由于磨削加工的復(fù)雜性，對(duì)超聲波磨削加工的許多機(jī)理還不十分明了，進(jìn)一步的加工應(yīng)用技術(shù)還在研究之中。鑒于這種加工方法在切削領(lǐng)域和已應(yīng)用的磨削加工領(lǐng)域中所體現(xiàn)的一系列獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，諸如低切削力、低磨削溫度、低的表面粗糙度值和高精度，以及被加工零件良好的耐磨性、耐腐蝕性，特別是同等加工條件下只需很小的楓床動(dòng)力等，使世界各國(guó)目前均在重點(diǎn)開(kāi)發(fā)和研究超聲波振動(dòng)在磨削加工領(lǐng)域的高技術(shù)和應(yīng)用課題；也鑒于這些優(yōu)良特性，國(guó)際生產(chǎn)工程學(xué)會(huì)在第42屆CIRP大會(huì)上，將超聲波振動(dòng)加工綜合應(yīng)用于磨削加工視為下一代精密加工的發(fā)展方向之一。本節(jié)介紹的超聲波振動(dòng)珩磨也只是其在磨削加工方面應(yīng)用的一個(gè)特例。為了便于讀者了解超聲波振動(dòng)加工在蘑削加工領(lǐng)域深受關(guān)注的原因，先來(lái)介紹一下超聲波振動(dòng)加工的工藝效果以及在磨削加工中的表現(xiàn)。通過(guò)對(duì)振動(dòng)珩砉原理的奔紹以了解超聲波振動(dòng)珩磨的加工方法，最后介紹工裝設(shè)計(jì)要點(diǎn)。
　　超聲波振動(dòng)切削和磨削加工均屬于一種脈沖切削的方法。在切削過(guò)程中，刀具(或磨刃)周期性地離開(kāi)和接觸工件，其運(yùn)動(dòng)速度的大小和方向在不斷變化：當(dāng)切剿工具(或磨削工具)的振動(dòng)頻率在16000Hz以上時(shí)的加工被稱為超聲波振動(dòng)加工；當(dāng)振動(dòng)頻率在16～16000Hz之間的加工被稱為低頻振動(dòng)加工。這種分類方法實(shí)際上是以入耳所能聽(tīng)到的聲頻范圍劃分的。關(guān)于超聲波振動(dòng)加工的工藝效果主要有以下幾個(gè)方面。
　　(1)切(磨)嗣力小的效果
　　超聲波振動(dòng)加工時(shí)，切削速度的大小和方向產(chǎn)生周期性變化，這種變化改變了整個(gè)工藝系統(tǒng)的受力情況。用切削速度勘一0.1m/min，振動(dòng)頻率f=20kHz，振幅A一15pm進(jìn)行振動(dòng)磨削時(shí)，切刃在每一個(gè)振動(dòng)周期內(nèi)純切削時(shí)間t。是非常短暫的，約只有10_6 s。在該純切削時(shí)間內(nèi)，切刃沿切削法向切削長(zhǎng)度Z。一8×10～mm。可見(jiàn)，超聲波振動(dòng)切削是一個(gè)在極短時(shí)間內(nèi)完成的微量切削過(guò)程。在一個(gè)切削循環(huán)過(guò)程中，切刃在很小的位移上可獲得很大的瞬時(shí)切削速度和切削加速度，在局部產(chǎn)生很高的能量。例如，以振動(dòng)頻率f=20kHz，振幅A=20,um進(jìn)行振動(dòng)切削時(shí)切刃的最大速度可達(dá)2.5m/s，加速度可達(dá)3.2×1049(g是重力加速度)，即切刃運(yùn)動(dòng)的加速度為重力加速度的3萬(wàn)多倍。因此可以想象，這時(shí)被加工材料在局部微小體積內(nèi)必將發(fā)生重大變化。在振動(dòng)影響下，摩擦因數(shù)大大下降，只有普通切削的1/10左右(表1)，使超聲波振動(dòng)切削力下降到普通切削的1/2～1/10(磨削下降到1/3)。對(duì)一些塑性大的材料下降程度更大。這樣的加工效果對(duì)精密加工或?qū)偠鹊?、功率小的精密機(jī)床來(lái)說(shuō)將有重要價(jià)值。近年來(lái)，國(guó)外把超聲波振動(dòng)應(yīng)用在磨床上，收到了很好的效果。例如，用金雕石砂輪徑向超聲波振動(dòng)磨削時(shí)，其水平分力可降低30％～40％(磨石英玻璃)或60％～70％(磨1Crl8Ni9Ti)。這種工藝效果為降低切削熱、簡(jiǎn)化機(jī)床設(shè)計(jì)和保證加工質(zhì)量刨造了有利條件。
　　表1超聲波振動(dòng)摩擦因數(shù)的下降特性
　　大幅度降低磨削力正是磨削工作者多年來(lái)追求的目標(biāo)，超聲波振動(dòng)磨削加工為這一目標(biāo)提供了有效的手段。
　　(2)切(磨)削低沮效果
　　振動(dòng)切(磨)削時(shí)，被加工材料的彈塑性變形和切刃各接觸表面的摩擦因數(shù)大幅度下降，且加工中的力和熱都以脈沖形式出現(xiàn)，使切(磨)削熱的平均值大幅度下降。
　　(3)俄的表面耀糙廢和賽加工精度的效果
　　超聲波振動(dòng)切削由于脈沖力作用破壞了產(chǎn)生積屑瘤的條件，又由于切削力小，切削溫度低，使被加工表面粗糙度值大大降低，表面幾何精度大幅度提高。在振動(dòng)磨削中，切刃雖在振動(dòng)，但在切刃和工件接觸并產(chǎn)生切屑的瞬間，切刃所處的位置在加工過(guò)程中總保持不變。由于工件也不隨時(shí)間發(fā)生變動(dòng)，從而為提高加工精度創(chuàng)造了條件，被認(rèn)為是圜度誤差、圓柱度誤差、平面度誤差和平行度誤差近似為零的一種精密和超精密加工的方法。
　　(4)提高了切剃液蛉使用效果
　　振動(dòng)磨削時(shí)，珩磨過(guò)程斷續(xù)發(fā)生，當(dāng)磨刃與工件分離時(shí)，珩磨液可以順利進(jìn)入磨削區(qū)，包圍磨粒進(jìn)行冷卻潤(rùn)滑。在磨粒切人時(shí)，切削液被強(qiáng)力擠壓，形成瞬時(shí)高壓，使切削液直接滲入磨刃與切屑的接觸表面，充分起到冷卻作用。此外，超聲波振動(dòng)所形成的空化作用，一方面可使珩磨液均勻浮化；另一方面，切削液更容易滲透到材料的微裂紋內(nèi)，迸一步提高了珩磨液的使用效果。