高比重钨合金超声椭圆振动切削去除机理研究

高比重钨合金作为一种难加工金属材料，其应用范围一直受限于其超精密加工水平。超声椭圆振动切削技术在高比重钨合金超精密切削加工中极具应用前景，通过切削去除机理研究，可推动其在高比重钨合金超精密切削领域中的应用。因此，首先对超声椭圆振动切削轨迹进行分析，结合瞬时剪切角变化，建立了超声椭圆振动切削弯矩及切削力模型，并基于上述模型，通过与常规车削相对比，对超声椭圆振动切削特性进行分析。然后，采用单晶金刚石刀具，进行高比重钨合金超声椭圆振动划擦实验和切削实验，并通过SEM、白光共聚焦显微镜、X射线残余应力分析仪等设备对材料塑脆特性、切屑厚度、切削表面残余应力及切削表面加工损伤等进行检测与分析。理论分析与切削实验表明，与常规车削相比，超声椭圆振动切削下材料去除尺度由微米量级减小为纳米量级，高比重钨合金表现出更强的塑性；随着剪切角变化，超声椭圆振动切削在材料去除过程中，会产生更大的向下的分力，在切削表面留下更大的残余应力；超声椭圆振动切削下，切削方向与材料断裂方向更为一致，结合锋利的单晶金刚石刀具，有利于实现高比重钨合金超精密切削。