超聲波車(chē)削系統(tǒng)適合于加工硬脆材料，可以加工復(fù)雜的三維型腔，而傳統(tǒng)的超聲波加工需要制作與被加工型腔凸凹相反的工具，所以工具制作非常復(fù)雜，工具的加工成本 高、周期長(zhǎng)而且存在加工過(guò)程中工具磨損嚴(yán)重等問(wèn)題，嚴(yán)重影響著加工的精度和效率。
超聲波銑削是一種新興的超聲波加工工藝，它利用簡(jiǎn)單形狀工具，基于快速原型中分層制造思想，采用分層去除方法加工硬脆材料，具有工具制作簡(jiǎn)單，工具與工件 間宏觀作用力小，工具損耗能夠得到補(bǔ)償，可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜三維輪廓的加工等特點(diǎn)，是具有開(kāi)發(fā)前景的超聲波加工技術(shù)。
本文在系統(tǒng)總結(jié)了國(guó)內(nèi)外大量文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ) 上，通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究與理論分析相結(jié)合的方法，利用自行改裝的超聲波銑削加工機(jī)床進(jìn)行了超聲波銑削加工實(shí)驗(yàn)，對(duì)超聲波銑削加工機(jī)理與工藝進(jìn)行了深入研究，豐富 和完善了超聲波加工技術(shù)現(xiàn)有的理論成果。
超聲波車(chē)削系統(tǒng)在傳統(tǒng)超聲波加工工藝規(guī)律研究的基礎(chǔ)上，探索了在工具作高頻振動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)以及機(jī)床進(jìn)給三種運(yùn)動(dòng)綜合作用下超聲波銑削加工的材料去除機(jī)理。
加工過(guò)程中材料 的去除同時(shí)具有沖擊、磨蝕和空化三種作用，由于工具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和機(jī)床進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，為壓痕裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)展提供了有利條件，從而使得脆性材料的裂紋產(chǎn)生與擴(kuò)展 可能性增加，材料去除率增大。
基于壓痕斷裂理論，建立了的超聲波銑削加工材料去除率理論模型，從模型可以看出材料去除率與加工靜壓力、磨料尺寸、濃度、工 具尺寸、工件材料性能等參數(shù)有關(guān)。 變幅桿的頻率方程是變幅桿幾何尺寸合理化設(shè)計(jì)的主要依據(jù)，針對(duì)現(xiàn)有的復(fù)合變幅桿理論公式只能表示出相鄰兩端桿間的關(guān)系，無(wú)法對(duì)各部分進(jìn)行全面分析的問(wèn)題， 從變截面的桿的波動(dòng)方程出發(fā)，利用四端網(wǎng)絡(luò)法，推導(dǎo)出帶圓錐和指數(shù)過(guò)渡段的階梯形復(fù)合變幅桿的頻率方程和放大倍數(shù)通用公式，該公式能夠表示出復(fù)合變幅桿三 段間的關(guān)系，便于復(fù)合變幅桿的設(shè)計(jì)和性能分析。
同時(shí)，設(shè)計(jì)并制作了圓錐和指數(shù)過(guò)渡的階梯形復(fù)合變幅桿，實(shí)驗(yàn)表明，其他條件不變，改變復(fù)合變幅桿小端圓柱部 分的長(zhǎng)度L_3，對(duì)其頻率值影響很大，L_3長(zhǎng)度減小，頻率值增大，可以此對(duì)變幅桿進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚?br />
研究了工具尺寸及材料性質(zhì)對(duì)變幅桿固有頻率和放大系數(shù)的影響，實(shí)驗(yàn)表明，隨著工具長(zhǎng)度、直徑的增加，變幅桿頻率f呈下降趨勢(shì)，欲使變幅桿安裝工具后頻率保 持不變，可適當(dāng)減小變幅桿末端長(zhǎng)度再安裝工具。推導(dǎo)出安裝簡(jiǎn)單工具后復(fù)合變幅桿諧振頻率、振幅等性能的通用公式，為變幅桿及其加工工具的設(shè)計(jì)、制作提供了 理論依據(jù)。
利用改裝的超聲波數(shù)控加工機(jī)床進(jìn)行了超聲數(shù)控鉆孔的實(shí)驗(yàn)研究，對(duì)超聲波數(shù)控鉆孔中存在崩邊現(xiàn)象、工具損耗嚴(yán)重、加工效率較低等問(wèn)題提出了改善措施。
分析了超聲波銑削加工中工具損耗現(xiàn)象以及損耗產(chǎn)生的原因和機(jī)理，實(shí)驗(yàn)研究了各種加工參數(shù)對(duì)工具損耗的影響。通過(guò)分析比較得出，按運(yùn)動(dòng)軌跡長(zhǎng)度進(jìn)行工具縱向 損耗補(bǔ)償?shù)姆椒ā?/p>
