振動切削是一種新型的非傳統的特種切削加工方法，通過向刀具（或工件）施加特定方向、頻率和振幅的振動，以改善切削效果。
歷史與發展
振動切削加工起源于20世紀60年代，作為一種先進的制造技術，它通過在常規的切削刀具上施加高頻振動，使得刀具和工件之間發生間斷性的接觸，從根本上改變了傳統切削模式。這一變化有效解決了傳統切削加工中存在的挑戰，如振動和熱變形等問題，從而實現了優異的切削效果。盡管各國在一些具體細節上的理解有所不同，但對于振動切削的工藝效果，國際上普遍持肯定態度。振動切削已成為精密機械加工和難加工材料加工領域的關鍵技術之一，衍生出多種復合加工方法，推動了傳統加工技術的發展。
產品優勢
振動切削相對于普通切削，具有顯著的優勢，包括切削力小、切削熱降低、工件表面質量高、切屑處理容易、刀具耐用度提升、加工穩定性增強以及生產效率高等特點。
工藝原理
在普通切削過程中，切削依賴于刀具與工件的相對運動，切屑和已加工表面的形成是工件材料受刀具擠壓后發生的彈性變形和塑性變形的結果。然而，這種連續的切削會導致較大的切削力、高的切削溫度以及刀具磨損和振動等不利影響。相比之下，振動切削通過在刀具上施加有規律且可控的振動，使得切削速度和背吃刀量發生周期性變化，從而獲得特殊切削效果。這種加工方法改變了工具與被加工材料的空間和時間關系，進而改變了切削機理，最終減少了切削力和切削熱，提升了加工質量和效率。振動切削按照振動頻率的不同，可分為高頻振動和低頻振動兩類。其中，高頻振動切削尤其適用于難加工材料的精密切削，因為它能夠顯著提高材料的可加工性、刀具壽命和工件加工質量。
分類
振動切削可根據振動性質分為自激振動切削和強迫振動切削。前者利用切削過程中自然產生的振動進行切削，后者則是通過專門的振動裝置使刀具或工件產生可控振動來進行切削。此外，振動切削還可根據刀具振動方向分為三個類別：吃刀抗力方向、進給抗力方向和主切削力方向。從頻率角度來看，振動切削可分為高頻振動切削和低頻振動切削。高頻振動切削的頻率超過16kHz，常使用超聲波發生器、換能器和變幅桿等設備實現。而低頻振動切削的頻率低于200Hz，通常由機械裝置驅動。
特點
振動切削相較于傳統切削，具備如下特點：
- 切削力大幅減小，刀—屑間摩擦因數僅為傳統切削的約十分之一，因此切削力可降至傳統切削的二分之一至十分之一，對于塑性材料而言降幅更大。
- 切削溫度顯著降低，由于刀—屑間接觸的間歇性，切削熱難以傳遞至切削區域，便于冷卻，因此平均切削溫度接近室溫，切削顏色保持原狀，觸摸時不燙手。
- 切削液的功效得以充分展現，超聲波振動切削時，切削液內部會發生“空化”效應，形成均勻的乳化液微粒并賦予其巨大能量，使其更容易進入切削區域，從而增強了切削液的效果。無切削液時，空氣冷卻可在極短時間內在刀具前刀面上形成單分子層氧化膜，從而降低了刀屑間的摩擦。
- 可延長刀具使用壽命。
- 能夠控制切屑的形態和尺寸，改善排屑狀態。
- 提升加工精度和表面質量。
- 改善已加工表面的耐磨性和耐腐蝕性。
應用范圍
振動切削的應用廣泛，主要包括振動制孔（鉆、攻、鉸）、振動車鏜（車、鏜、雕）和振動研磨（研、磨、拋）等。振動頻率覆蓋0至40kHz的寬廣范圍，振動振幅可達數毫米甚至數十度。振動軌跡多樣，包括直線振動、扭轉振動、彎曲振動、橢圓振動及其復合振動。振動激勵方式豐富，涵蓋機械式、液壓式、電磁式和壓電式等多種形式。振動鉆鉸設備包括微孔鉆床、振動小深鉆床、振動大深孔鉆床，振動攻絲設備包括振動微孔攻絲、振動小孔攻絲、振動通孔攻絲、振動大孔攻絲。這些設備既有專機形式的小型設備，也有作為機床附件的大型設備。振動車鏜裝備包括振動車削、橢圓振動鏜削、橢圓振動雕刻，除了振動雕刻以外，其他裝備大多是以機床附件的形式提供，可用于普通車床和數控車床。目前已實現多刀諧振、自由更換刀桿與機夾刀片等功能，使得復雜結構的振動切削更加實用化。振動研磨裝備包括振動研磨系統、振動磨削系統、振動拋光系統，這類裝備通常是專用系統，有時也可制成機床附件。
參考資料 >
半個世紀的發展,這門技術讓難切削加工材料不再成為難題.個人圖書館.2024-10-31
振動切削仿真技術及產業化應用解決方案.163.2024-10-31