超声振动辅助钻削钛合金的机理和工艺研究
摘要：随着时代的发展，经济的增长，社会的进步，我国的综合国力逐渐提高，科学技术不断的改良、创新、进步，而这些改变随之而来的是我国的工业发展越来越迅速，以往的封建的旧的思想以及旧的技术、产品已近满足不了这个时代的需求，人们的生活水平不断提高，对于新兴的产品以及技术的需求越来越高，超声振动辅助钻削钛合金技术的发展就是其中之一.
关键词：超声振动辅助钻削钛合金技术；机理；用途；工艺研究
1.超声振动辅助钻削钛合金的机理
随着科技的进步，社会的发展，超声振动辅助钻削钛合金的应用越来越普遍，其的原理基础还是应用了超声波的特点，超声波具有的特点有：
特点1：超声波在传播时，方向性强，能量易于集中。
特点2：超声波能在各种不同媒质中传播，且可传播足够远的距离。
特点3：超声与传声媒质的相互作用适中，易于携带有关传声媒质状态的信息（诊断或对传声媒质产生效应。
（治疗）
超声振动辅助钻削在材料上的选择是很讲究的，超声振动辅助钻削在材料上选择钛合金的原因是因为钛合金的机械Q值高，机械损耗小，并且钛合金的机械强度大。
所以用钛合金是比较好的。
但因为钛合金的成本比铝、钢的成本要高，所以一般情况下，大部分的材料厂用铝，用钢也是可以，总的来说，这主要是更具看场合的需要来决定的。
不仅如此，钛合金的材料还具有质轻高弹，超声波衰减小的特点，更重要的是，因为钛合金具有低密度、高比强度、弹性模量低、抗阻尼性能强的特点，所以，超声振动辅助钻削在材料上选择钛合金是十分合适的，硬质合金钢和钛合金的区别一个是硬度，一个是质地。
钛合钢质地细腻而硬质合金坚硬却不细腻所以说在焊接时应该选用硬质合金钢，总的来说，超声振动辅助钻削在材料上的选择是十分重要的，选择钛合钢是十分合适的。
2.超声振动辅助钻削钛合金的工艺研究
如今，全球的发展十分迅速，尤其是中国，近几年，随着社会的进步，经济的增长，超声振动辅助钻削钛合金的工艺研究有了很大的进步，可以说，超声振动辅助钻削钛合金的技术近年来进入了一个全新的时期，可以说，超声振动辅助钻削钛合金的发展前景是光明的是明朗的，但是据专家人士分析，虽然最近几年超声振动辅助钻削钛合金技术有了很大的提升，但其技术与外国相比还是存在着许多差距的，其的发展还是不够稳定，不够成熟，还是有许多的问题需要我们解决的，下面，就像大家具体的介绍一下超声振动辅助钻削钛合金的工艺研究。
超声振动辅助钻削钛合金的工艺设计的加工方法作为非传统的加工方法，超声振动辅助钻削（UV AD），又称超声振动钻削，是建立在振动理论和切削理论等基础上的新颖的钻削加工方法，属于振动切削的一个分支。
超声振动钻削改变了传统钻削的切削机理，在小孔和深孔加工方面，具有不可替代的优势。
大量的理论和试验表明超声振动钻削的断屑排屑效果、加工质量、刀具寿命等都有较大的改善和提高。
超声振动辅助钻削钛合金的工艺设计与以往相比有了很大的提高，具体地说有：
2.1.建立了普通钻削和超声振动钻削的数学模型和有限元模型，通过理论分析和仿真试验得出，超声振动能够降低摩擦力，减小轴向切削力和扭矩，对比普通钻削，超声振动钻削加工AISI-Al2024、AISI-1045平均轴向力同比下降33%、17%，扭矩同比下降33%、26%，超声振动钻削加工Ti6Al4V最大轴向力和扭矩分别下降50%、44%。
仿真模拟并试验验证了，施加在刀具上的超声振动产生的热量无法快速扩散，导致超声振动钻削加工时刀具温度较高的主要原因。
2.2.建立了超声振动钻削加工系统。
通过调研比较，对发生器、换能器和调幅器进行了选型；基于理论计算出刀杆尺寸，用ANSYS有限元软件进行了模态分析，确定了刀杆的振动特性，即刀杆的固有频率及振型，修正了理论计算尺寸，设计了半波长超声振动刀杆；为实现在普通车床上进给，设计了刀架夹持装置及相应的零部件，建立了超声振动钻削系统。
以AISI-Al2024、AISI-1045、Ti6Al4Mo 为试验材料，进行了普通钻削和超声振动钻削加工试验。
超声振动钻削的切屑碎且细，形状规整，大切屑比普通钻削螺旋度高，且厚度较薄；普通钻削的刀具磨损剧烈，甚至失效，而超声振动钻削的刀具磨损量很小；超声振动钻削加工得到的Ti6Al4Mo工件经过电火花线切割后，表面较为光亮，粗糙度平均为1.3μm，小于普通钻削的2.9μm，表面纹理也较为清晰。
超声振动辅助钻削钛合金的工艺设计对于超声振动辅助钻削来说是十分重要的，并且其在超声振动辅助钻削具有十分重要的地位，通过上文介绍的两种方法，使用超声振动钻削加工不仅能增强断屑、排屑，还能延长刀具寿命，提高工件加工质量，适合加工高硬度、难加工材料；但缺点也是显而易见的，通过上述改良方法超声振动钻削加工温度增高，不仅如此，还会造成复杂工况下加工不稳定的情况，但总的来说，还是优点胜于缺点的。
3.总结：
超声振动辅助钻削钛合金的机理和工艺研究是当今我国重要的话题与研究课题，近几年，超声振动辅助钻削钛合金技术有了很大的提升，但其技术与外国相比还是存在着许多差距的，其的发展还是不够稳定，不够成熟，还是有许多的问题需要我们解决的，但总的来说随着社会的进步，经济的增长，超声振动辅助钻削钛合金的工艺研究有了很大的提升，并且超声振动辅助钻削钛合金的技术近年来进入了一个全新的时期，可以说，超声振动辅助钻削钛合金的发展前景是光明的是明朗的，相信通过科研人员的共同努力，我国的超声振动辅助钻削钛合金
的工艺设计会有一个全新的发展的。
参考文献：[1]超声振动辅助钻削钛合金的机理和工艺研究闫明鹏。