肖民(华东理工大学机械与动力工程学院)

　　在加工不锈钢、淬硬钢和高温合金等难切削材料时经常采用一种振动切削的加工方法来化难为易，提高被加工材料的可加工性。

　　航空发动机不仅要在高温、高压、高转速和高负荷的环境中长期反复地工作，而且还得具有重量轻、体积小、推力大以及使用安全可靠等特点。因此，各类航空零部件材料也普遍具有高硬度、高强度、高韧性和高耐磨性的特点，并且还大量采用整体薄壁结构或长径比大的小零件。对于这类航空难切削材料普遍具有的高强度和低刚度构件，要求刀具切削刃必须具有足够的强度，并且刀尖参与切削部分必须锋利。所以，此类刀具一般采用正的刀具前角和尽可能小的刀尖角圆弧半径，这样才能防止加工过程中大的变形和切削颤振，产生少的切削热。但是，锋利的刀具又由于刀刃强度的下降容易引起刀具崩刃，造成刀片涂层脱落。由于航空高温合金材料的导热系数一般很小，在锋利的刀尖处积聚的大量切削热在刀具崩刃后将很快进入刀具急剧磨损阶段，所以存在加工难度大，甚至无法进行加工的问题。

　　1 振动切削在难切削材料加工方面的优势

　　在加工不锈钢、淬硬钢和高温合金等难切削材料时经常采用一种振动切削的加工方法来化难为易，提高被加工材料的可加工性。日本宇都宫大学隈部淳一郎教授在20世纪60年代完成了对超声振动切削技术的大量开创性工作，他的试验表明，刀具上施加一定频率和振幅的超声波振动，可以改变传统切削的切削性质，改善工艺加工效果，所以他把该技术称之为振动切削(Vibration Pulse Cutting)。图l是振动切削产生断续切削的原理图，具有超声波振动的刀具对着以切削速度为矿的工件左右振动，使刀具的前面周期性地接触和脱离工件。由于超声波的断续切削力使振动切削以一种颤振抑制机理的方式进行加工，可以达到降低切削力和切削热、提高工件加工质量和刀具使用寿命、实现高精密加工的目的。日本名古屋大学社本英二教授和日本多贺电气株式会社合作，采用金刚石刀具的椭圆振动切削，加工出的高硬度、高耐磨的钨钢(HRC60)外圆和端面，通过椭圆振动切削不但提高了平行度、垂直度与同心度，而且取得了纳米级“镜面”加工表面，其表面粗糙度可达5nm。多种试验结果表明，振动切削技术在相当大的程度上可以解决难加工材料切削中很多关键的技术问题，与传统切削技术相比有着明显的优势。

图1振动切削产生断绥切削原理图

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