刘汇清，皮 钧，杨 光

（集美大学机械与能源工程学院，福建 厦门 361021）

1 引言

超声波椭圆振动切削技术最早由日本学者提出，通过特定的超声振动系统给刀具施加超声振动，可以使刀具的切削刃在切削过程中附加一个椭圆轨迹的超声频振动[1]。这种超声频振动可以有效降低切削力、切削温度，提高工艺系统刚度，改善工件的加工质量等优点[2-4]。超声波椭圆轨迹的产生是二维超声振动中的一个技术难题，国内外众多学者对此进行了大量的研究工作[5-8]。文献[9]将两组夹心式换能器以90°夹角的方式安装于特制的基座上，在两个同频且有一定相位差的正弦信号激励下，实现前端刀具的超声波椭圆振动。文献[10]研制出一种垂直型的椭圆轨迹发生装置，该装置中两组压电陶瓷晶堆正交分布并通过一个紧固螺栓将其固定在基体和刀杆之间，两个正交方向的振动通过刀杆结合并放大，在前端刀头上产生椭圆振动轨迹。文献[11]研制出一款V型结构的超声波椭圆振动装置，该装置中两组夹心式换能器以60°夹角的方式被一个V型结构固定在一起。紧固螺栓将尾座、V型结构、压电陶瓷晶堆和前质量块相连。两相振动通过前质量块结合并放大，在前端刀头上产生椭圆振动轨迹。

上述机构存在的共同缺陷是，两个方向的振动都要经过一个刚性金属机构结合并放大，才能最终合成前端刀头的椭圆振动轨迹，但由于刚性金属机构受到振动激励时，会使两路间存在很大的振动干扰，即一路会以负载的形式影响另一路，从而改变另一路的振型和固有频率。……