超声加工技术的研究进展及其发展趋势
超声加工技术的研究进展及其发展趋势
张能，魏昕，谢小柱，胡伟
（广东工业大学机电工程学院，广东广州510006）
来稿日期：2017-11-05
基金项目：国家自然科学基金项目（51175092）；广东省自然科学基金项目（10151009001000036）；
广东省科技计划项目促进科技服务业发展专项计划（2010A040203002）；省部产学研结合科技创新平台资助（2011A091000002）
作者简介：张能，（1992-），男，湖北黄冈人，硕士研究生，主要研究方向：超声振动加工；
魏昕，（1964-），女，江西南昌人，博士研究生，博士生导师，教授，主要研究方向：精密与超精密加工的研究
1 引言
超声加工是使用在作高频率小振幅运动的振动工具，在含有磨料的液体介质中不断往复振动，从而对磨料产生冲击、抛磨、液压冲击及由此产生的气蚀空化作用来进行材料的去除，或者对工具（或工件）沿一定方向施加可控超声频振动来进行加工，从而实现材料的去除[1]。近些年以来，超声振动加工技术取得了较快的发展，其加工工艺在难加工材料（硬脆材料或复合材料）、曲面成形、深小孔等加工制造方面存在广泛的应用，尤其是在传统加工手段无法取得理想加工效果的硬脆材料或复合材料的加工问题上，超声振动加工技术表面出明显的加工优势，解决了加工过程中许多关键性工艺问题，取得了良好的加工效果。国内外学者对超声加工技术的理论与实际加工工艺进行了深入的研究，使超声加工这一技术手段的优势更加显著，加工效果更加突出。
2 超声振动系统的研究
超声振动系统是超声加工技术的核心，其功能结构设计的好坏将直接影响超声加工的效果。超声振动系统由超声换能器、变幅杆和工具杆等部分组成。目前对超声振动系统的振动输出模式、变幅杆结构优化设计及振动系统结合机床在实际环境中应用都取得了显著的进展。
文献[2]设计出贝塞尔曲线形变幅杆，并针对该种变幅杆进行仿真计算与测试，结果表明：贝塞尔曲线形变幅杆相比于传统悬链形变幅杆，输出振幅增大71%。文献[3]研究5种不同形状的变幅杆在同种加工环境下的工作效果，结合仿真计算的结果，发现阶梯型和贝塞尔形变幅杆具有较大放大系数，输出振幅较大，更能满足实际加工中的需求。文献[4]深入分析纵扭共振旋转超声切削加工的运动过程，由刀尖运动轨迹特性和加工动力特性，设计出
摘要：超声加工技术是在传统制造加工技术中，对工件或者工具施加沿一定方向的可控的超声频振动而形成的一种新
型加工技术，其具有提高加工工件表面质量、减小加工工具磨损、降低加工区域温度及减少切削力等诸多优点。介绍了超声加工技术在超声振动系统、加工工艺参数、超声复合加工和深小孔加工等方面的研究进展，概括了各项研究的加工特点。综合近年来对超声加工技术的研究进展，分析了对超声加工技术研究中存在的待解决问题，并阐述了未来超声加工
技术的发展趋势。
关键词：超声加工；超声振动系统；超声复合加工；深小孔加工；发展趋势中图分类号：TH16
文献标识码：A
文章编号：1001-3997（2018）04-0266-03
Research Progress and Development Trends
of the Ultrasonic Machining Technology
ZHANG Neng ，WEI Xin ，XIE Xiao-zhu ，HU Wei
（Faculty of Electromechanical Engineering ，Guangdong University of Technology ，Guangdong Guangzhou 510006，China ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ultrasonic machining technology is a new kind of processing technology in the traditional manufacturing and processing technology ，in which the workpiece or tool is applied on controllable ultrasonic vibration along a certain direction and it has the advantage of improving the workpiece surface quality ，reducing the tool wear ，reducing the processing area temperature ，reducing the cutting force and many other advantages.This paper introduces the research progress of ultrasonic machining technology in the ultrasonic vibration system 、processing parameters 、ultrasonic combined machining 、deep hole machining ，and summarizes the characteristics of these studies.Based on the up to date development of the ultrasonic machining technology ，the problems to be solved in the ultrasonic machining technology research are analyzed and the future prospects of ultrasonic machining technology are expounded.
Key Woｒdｓ：UlｔｒａｓoniｃMａｃhining ；UlｔｒａｓoniｃViｂｒａｔion Syｓｔem ；UlｔｒａｓoniｃComｂined Mａｃhining ；Deep Hole Mａｃhi-ning ；DevelopmenｔTｒendｓ
Machinery Design ＆Manufacture
机械设计与制造
第4期2018年4月
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万方数据