超聲振動(dòng)切削與橢圓振動(dòng)切削的切削力特性有何區(qū)別？

來源：發(fā)布時(shí)間：2024-10-06

超聲振動(dòng)切削與橢圓振動(dòng)切削的切削力特性有以下區(qū)別：

1. **切削力的大小**：

- **超聲振動(dòng)切削**：刀具以高頻振動(dòng)，在一個(gè)振動(dòng)周期中大部分時(shí)間刀具與工件、切屑完全分離，斷續(xù)接觸使得刀具所受摩擦變小，切削力明顯下降，約為普通刀具切削力的1/3 - 1/10。

- **橢圓振動(dòng)切削**：同樣能有效降低切削力，與普通車削相比，平均切削力也有明顯減小。特別是在一些難加工材料的加工中，效果更為明顯。例如加工鎳基高溫合金等材料時(shí)，橢圓振動(dòng)切削可大幅降低切削力，改善加工質(zhì)量。

2. **切削力的變化頻率和規(guī)律**：

- **超聲振動(dòng)切削**：刀具的振動(dòng)是單一方向的高頻振動(dòng)（通常頻率為20 - 40kHz），切削力隨著刀具的振動(dòng)在每個(gè)振動(dòng)周期內(nèi)呈現(xiàn)周期性的變化。在刀具與工件接觸時(shí)切削力較大，分離時(shí)切削力迅速減小甚至趨近于零。

- **橢圓振動(dòng)切削**：刀具在兩個(gè)相互垂直的方向（通常為切削方向和切屑流出方向）同時(shí)施加同頻率不同振幅的振動(dòng)，兩方向振動(dòng)累加使刀具呈現(xiàn)橢圓形運(yùn)動(dòng)軌跡。切削力的變化不僅與振動(dòng)頻率相關(guān)，還受到橢圓軌跡形狀、振幅、相位差等因素的影響，其變化規(guī)律更為復(fù)雜。例如，相位差的不同會(huì)導(dǎo)致切削力在不同方向上的分量發(fā)生變化，進(jìn)而影響總的切削力。

3. **切削力的方向性**：

- **超聲振動(dòng)切削**：主要是在切削方向上產(chǎn)生振動(dòng)，因此切削力在切削方向上的變化較為明顯，對(duì)垂直于切削方向的力的影響相對(duì)較小。這使得在加工過程中，工件在垂直于切削方向上的變形相對(duì)較小，有利于提高加工精度。

- **橢圓振動(dòng)切削**：由于刀具的橢圓運(yùn)動(dòng)軌跡，切削力在兩個(gè)振動(dòng)方向上都有分量，且隨著刀具的運(yùn)動(dòng)不斷變化。這種特性使得切削過程中刀具對(duì)工件的作用更加復(fù)雜，能夠在一定程度上改變切屑的形成和排出方式，有利于提高加工表面質(zhì)量。

4. **切削力的穩(wěn)定性**：

- **超聲振動(dòng)切削**：在穩(wěn)定的振動(dòng)參數(shù)下，切削力的變化相對(duì)較為穩(wěn)定，每個(gè)振動(dòng)周期內(nèi)的切削力變化規(guī)律基本一致。但如果振動(dòng)參數(shù)設(shè)置不合理或受到外界干擾，可能會(huì)影響切削力的穩(wěn)定性。

- **橢圓振動(dòng)切削**：由于其切削力受到多個(gè)因素的綜合影響，如振動(dòng)頻率、振幅、相位差、切削速度等，因此在加工過程中切削力的穩(wěn)定性相對(duì)較差。但是，通過合理選擇和優(yōu)化加工參數(shù)，可以提高切削力的穩(wěn)定性，充分發(fā)揮橢圓振動(dòng)切削的優(yōu)勢(shì)。

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