裴天河，林　彬，张晓峰，杨美宁

（天津大学，先进陶瓷与加工技术教育部重点实验室，天津300072）



旋转超声辅助加工装置及其工艺研究

裴天河，林彬，张晓峰，杨美宁

（天津大学，先进陶瓷与加工技术教育部重点实验室，天津300072）

摘要：基于传统超声振动理论，提出了一种新型旋转超声辅助加工装置。该装置将超声振动与负载匹配二者相结合，具备旋转超声辅助加工硬脆材料的能力。利用该装置对微波铁氧体材料进行旋转超声辅助钻削加工试验研究，验证了旋转超声辅助磨削可有效降低加工过程中的切削力。同时，在保证刀具和材料安全的前提下，探索了旋转超声辅助加工装置对加工效率的影响。

关键词：超声钻削；硬脆材料；微波铁氧体；切削力

随着现代社会的飞速发展，具有独特物理、化学特性的硬脆材料被广泛应用于航空航天、汽车、光学及半导体、精密结构件等领域，且前景十分广阔[1-3]。然而，硬脆材料脆性大、硬度高、难加工的特性导致其在进行精密加工时，采用传统加工方式往往难以达到加工目标要求，如精度、加工效率等；现实中往往会因为硬脆材料的难加工特性而迁就零部件的精度和加工时间。上述情况制约了硬脆材料的推广和应用。因此，如何高效、高质量地加工硬脆材料，成为现代机械加工领域的一个重要议题。

针对硬脆材料零部件高效精密加工的需求，开发相应的技术装备和手段，已成为主要方向之一[4]。目前，工业生产中主要采用磨削工艺加工硬脆材料，但材料的硬脆特性极易导致其在加工过程中产生微裂纹，进而引起工件早期破损和突然性宏观破坏，且金刚石刀具磨损和工件崩边现象严重（图1）。……