摘要：研究了干式切削条件下， 超声振动镗削40CrMnSiMoVA钢的工艺方法及加工度、 表面粗糙度、 表面硬化程度的规律性。

　　关键词：超声振动 干式镗削 规律性

　　40CrMnSiMoVA钢是我国自行研制的无镍低合金超高强度钢， 主要用于飞机起落架等零件。其加工特点是强度高， 切削力大; 韧性好， 断屑困难; 导热系数低， 切削区温度高， 故刀具磨损严重。该种材料有很高的缺口敏感性， 加工表面质量要求高， 加之这种材料使用硬度高， 因此精加工广泛采用磨削、 珩磨、 超精加工等方法。但是由于该材料淬火温度高， 热处理变形大，因此加工效率低， 特别是对于高精度孔的精加工更为困难。虽然采用超声振动湿式镗孔， 用脉冲力作用的分离型振动切削机理对40CrMnSiMoVA进行镗孔试验取得了理想的切削效果， 但是切削过程中冷却液的使用增加了成本且污染环境。本试验利用脉冲力作用的分离型振动切削时的室温化效果， 在无冷却液的条件下对40CrMnSiMoVA (HRC50-55， 下同)钢进行超声振动镗削， 研究了该种材料的以车代磨、 代珩的高效率的精加工方法。

　　1. 振动镗削与试验条件

　　将超声波能量通过声学系统施加于镗刀上， 使其以一定的频率和振幅作圆周扭转振动。声学系统安装在C618车床上构成振动加工系统。由于刀具以V=w · AcoSwt (角速度2 ∏f， 为振动频率，A为振幅) 速度振动， 形成了脉冲力作用的分离型振动切削机理， xx了普通切削过程中的弹性挤压振动， 使切削过程变为脉冲状的有规律的断续切削， 切削力降为普通切削的1/10—1/3， 系统稳定， 刚性化加强。试验用超声波发生器： 输出功率为0—500w， 频率16—23kHZ ， 具有频率自动跟踪性能。

　　刀具： 镗杆¢22mm×85mm; 刀具材料： YM052;

　　刀具角度： 前角r_o=0， 主偏角°k ^_r =90° ， 副偏角k´_r=3°

　　， 后角a₀=8°。

　　试验材料：40CrMnSiMoVA

　　系统振动状态： 振动频率f=20， 振幅A=0.012mm， 水滴雾化。

　　冷却条件： 干式切削。

　　2. 切削过程的特有现象

　　(1) 切屑形态。

　　超声振动干式镗削时得到薄而长的切屑， 圈与圈之间间距特别大， 薄厚均匀一致， 呈弹簧状。切屑与刀具前刀面的接触面十分光亮平滑。切屑有韧性， 不易折断。

　　(2) 加工表面状态。

　　超声振动干式镗孔得到类似于超精研的表面， 其上布满均匀的网纹。

　　(3) xx自激振动， 镗削过程稳定。

　　本试验在镗削过程中刀杆悬伸较长， 刚性差， 但在主轴213r/min( &转速下也能稳定镗孔。整体切削过程中可以听到 “咯、 咯” 声音， 显得切削很轻松、 稳定。一旦关掉超声波发生器， 即使在转速很低的情况下刀刃也会立刻崩掉。

　　(4) 积屑瘤和鳞刺消失。

　　在试验条件下， 切削速度v=7—55n/min( &范围内始终没有发现积屑瘤， 刀刃十分光滑。加工表面没

　　有发现鳞刺。

　　(5) 切削温度室温化。

　　在试验过程中切屑没有明显温升， 用手拿不感觉灼手， 可见超声振动干式镗孔切削热不高。