超声振动车削W-Fe-Ni合金的表面粗糙度及其形貌特征

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　　超声振动车削W-Fe-Ni合金的表面粗糙度及其形貌特征
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　　采用对比实验研究了超声振动车削及普通车削W-Fe-Ni合金材料表面粗糙度及其表面形貌特征。加工刀具为SANDVIK公司可乐满刀具，型号VBMT110304-KF，材质为H13A。加工设备为CK6160数控车床。加工过程为干式切削。车削参数选取为：切削速度100，250，400 r/min、切削深度0.04，0.06，0.08 mm、进给量0.04，0.08，0.12 mm/r。由于振动参数的漂移，加工中振动频率选取为：1频(20897~21022 Hz)、0频(20 509~20 630 Hz)、-1频(20 030~20 109 Hz)。振幅为2，5，10 mm。
　　实验结果数据经方差分析表明：在5种切削影响因素中，切削进给量对振动加工后材料表面粗糙度的影响最为显著，振动参数的选取具有较强的影响效果，而切削深度、切削速度的影响则较小。
　　图1为振动车削、普通车削材料表面粗糙度的对比。由图1可见，由于不同振动参数与切削参数的组合效应差异，使得振动车削表面粗糙度的降低程度各不相同，但较普通车削方式，表面粗糙度均有所降低。加工表面粗糙度下降幅度为7.05%~ 30.06%。
　　图2(a)，(b)为扫描电镜观察的普通车削表面和振动车削表面形貌。从图2(a)可知，加工表面形成了明显的划痕，这是刀具在切除材料时，由于材料的塑性撕裂及刀具刃口与材料的摩擦综合效应所致。当垂直于划痕方向测量表面粗糙度时，测得由进给效应形成的波峰波谷以及由划痕引起的局部波动廓形。从图2(b)可知，由于超声振动的冲击熨压，消除了零件加工表面的划痕，熨压引起的材料侧向流动也削弱了加工进给形成的表面纵向沟壑。图2(b)中可以看到似车轮碾压的网纹表面，有效降低了加工表面粗糙度。
　　对两种加工表面进行表面应力测试。结果显示，两种加工表面的轴向及切向均表现为压应力。但振动车削后的表面压应力较普通车削的大400~700 MPa。这也说明了由于超声振动的强烈冲击熨压作用，导致加工后表面的残余应力更大。