超聲輔助磨削技術(shù)

　　超聲輔助磨削技術(shù)是采用電鍍或燒結(jié)法制備的固結(jié)超硬磨料（金剛石和立方氮化硼）磨削工具，在磨削工具或工件上施以超聲振動的復(fù)合加工方法。

　　根據(jù)施加超聲振動的方式不同，分為兩種形式：一種是在傳統(tǒng)磨床的基礎(chǔ)上，通過在工件上施加超聲振動，實現(xiàn)超聲輔助磨削加工。圖11所示為在一種在傳統(tǒng)臥式平面磨床上通過對工件上施加超聲振動進(jìn)行加工的典型超聲輔助磨削加工裝置。另一種是利用數(shù)控機(jī)床或加工中心，將超聲振動施加于旋轉(zhuǎn)的磨削工具上實現(xiàn)超聲輔助磨削加工，也稱為旋轉(zhuǎn)超聲加工（RUM）。圖12所示為采用超聲振動旋轉(zhuǎn)工具的超聲輔助磨削加工系統(tǒng)。

　　超聲輔助磨削加工系統(tǒng)包括超聲加工電源、超聲功率傳輸裝置、超聲振動刀柄、磨削工具和加工機(jī)床等，該系統(tǒng)中的超聲振動刀柄內(nèi)集成有超聲換能器和傳輸超聲裝置，采用通用刀柄（如HSK、BT和SK等刀柄系列）結(jié)構(gòu)與不同的數(shù)控機(jī)床或加工中心的主軸連接，可夾持杯型砂輪、平行砂輪、空心磨頭、圓柱磨頭、球形磨頭等不同結(jié)構(gòu)形式的磨削工具。該系統(tǒng)利用磨削工具的軸向超聲振動和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，并結(jié)合數(shù)控機(jī)床或加工中心的加工運(yùn)動，可以實現(xiàn)平面、內(nèi)外圓面、制孔、型腔和復(fù)雜曲面的超聲輔助磨削。

　　采用超聲振動刀柄夾持電鍍金剛石砂輪加工了碳纖維復(fù)合材料、鋁基碳化硅復(fù)合材料、反應(yīng)燒結(jié)碳化硅陶瓷和光學(xué)玻璃等難加工材料取得較好的加工效果。其中采用電鍍金剛石杯形砂輪進(jìn)行碳纖維復(fù)合材料超聲輔助平面磨削和普通磨削后的加工表面和砂輪表面形貌分別如圖13和圖14所示。結(jié)果表明超聲輔助磨削加工的表面纖維絲翹起較少，邊沿沒有毛刺；超聲輔助磨削后的工具表面磨粒磨損小，工具表面幾乎沒有堵塞現(xiàn)象；超聲輔助磨削時磨削力可以降低約50%，表面粗糙度改善約10%~30%[13]。超聲輔助磨削加工C/SiC陶瓷基復(fù)合材料，磨削力可降低約20%，表面粗糙度可改善約30%。

　　以固結(jié)金剛石的空心磨頭為磨削工具“以磨代鉆”是進(jìn)行陶瓷、玻璃和復(fù)合材料等硬脆難加工材料高效精密制孔的有效加工方法。在此基礎(chǔ)上，采用超聲振動刀柄夾持電鍍或燒結(jié)金剛石空心磨削工具，可以實現(xiàn)這些硬脆難加工材料的超聲輔助磨削制孔，其加工原理如圖15所示。

　　利用電鍍金剛石空心磨頭對碳纖維復(fù)合材料進(jìn)行超聲輔助磨削和普通磨削制孔加工,加工后的出口形貌和工具表面形貌如圖16和圖17所示.由圖可以看出超聲輔助磨削加工孔的出口處幾乎沒有毛刺工具磨損較小，幾乎沒有堵塞現(xiàn)象。采用金屬結(jié)合劑金剛石空心磨頭進(jìn)行陶瓷基復(fù)合材料超聲輔助磨削制孔，與普通磨削制孔相比，軸向磨削力可以降低約60%，加工效率可以提高約10%，且孔壁和進(jìn)出口質(zhì)量明顯改善。

　　近年來，德國在超聲輔助加工技術(shù)應(yīng)用方面處于領(lǐng)先水平。德國的Hermann Sauer公司和Deckel Maho公司將超聲技術(shù)和先進(jìn)的機(jī)床技術(shù)相結(jié)合，開發(fā)出了ULTRASONIC系列超聲復(fù)合加工中心，已在光學(xué)、 醫(yī)藥、半導(dǎo)體、汽車和航空航天等工業(yè)領(lǐng)域得到應(yīng)用。

　　蘭生專營德國DMG超聲振動切削加工中心，如有需要，請咨詢我司范總，電話：0519-88113113，手機(jī)：13306110090，郵箱：fq@lanshengcnc.com