高功率超聲波振動切削模具鏡面

高功率超聲波振動切削模具鏡面

超聲波振動切削技術近來已廣泛應用于各種精密零件的精加工（如鏡面精加工和模具精密微加工）。然而，以往超聲波振動切削應用僅限于高成本的超精密加工，且由于振動裝置功率的限制，切削深度通常在幾微米到幾十微米的范圍內。為了將其應用擴展到普通加工設備的低成本鏡面表面處理，文中研發了大功率超聲波振動裝置。

早在1994年第一次提出超聲波振動切削，超聲波振動切削與傳統的球頭銑削相比，表面質量更好、加工效率更高、進給速度高達數千毫米/分鐘（球頭銑削為數百毫米/分鐘），這是因為振動頻率可以高于旋轉頻率。然而，目前市場銷售的超聲波振動裝置的功率受限，導致該切削技術的應用被限制在高成本的超精密加工中。當加工硬化模具鋼時，需采用超精密機床和溫度控制室保證切削深度在幾微米至幾十微米范圍內，這是導致超聲波振動切削應用受限的原因。

與高成本超精密加工相比，工業上更需要加工普通精度的模具。在普通加工環境中，由于機床熱變形，加工誤差通常大于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，這降低了對機床的要求。為了采用普通設備加工一般精度模具，文中研發出一種大功率超聲波振動裝置。

所研發的大功率超聲波振動裝置采用單晶金剛石刀具，文中對該切削裝置性能進行研究。結果表明切割深度增加至0.4mm時，該裝置仍能進行切削且表面粗糙度為0.013μm Ra甚至更小；單晶金剛石刀具不易磨損，且刀具磨損隨切屑厚度的增加而增加。這說明所研發的裝置適合于采用普通設備進行低成本的鏡面表面處理。

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

作者：Hongjin JUNG

編譯：徐嘉浩