三維振動銑削加工振幅對銑削力的影響研究

王桂蓮，劉文瑞，張善青，王晶賢

（1.天津理工大學天津市先進機電系統設計與智能控制重點實驗室，天津 300384；2.天津理工大學機電工程國家級實驗教學示范中心，天津 300384；3.約翰迪爾（天津）有限公司，天津 300457）

1 引言

結構性表面由于其特殊的表面織構，被應用于某些特殊場合的功能性部件，如摩擦元件和疏水性元件等。表面微織構可通過光刻法、反應離子刻蝕、振動輔助切削等技術手段獲得。

其中振動輔助切削是一種將振動信號疊加在切削工具或工件上，通過控制振動參數得到不同表面形貌的特殊加工方式，能夠快速、方便、經濟地制備出微表面結構，近年來得到了學者的廣泛關注[1-2]。同時，振動輔助切削技術能夠降低切削力和切削溫度低、增加刀具壽命，已逐漸應用于車削、鉆削、銑削、磨削等領域[3-4]。其中，銑削作為一種傳統的加工方式，在匹配合適的振動參數能夠產生特殊的紋理圖案，改善表面質量。在實際應用中，銑削力作為一種易獲得的重要參數指標，可以直觀地從側面反映振動輔助銑削的切削特性，而加工參數和振動參數對銑削力有著重要影響[5]。為探究振動輔助銑削過程中加工參數和振動參數對銑削結果的影響規律，國內外學者對此做了大量的研究，取得了豐碩的成果。文獻[6]通過建立超聲振動立銑刀銑削三維有限元模型，分析得出在進給方向施加超聲振動，能夠明顯減小銑削力。文獻[7-8]建立了超聲振動輔助銑削刀具-工件接觸率的理論模型，有助于理解超聲振動輔助銑削的間歇加工機理，并通過實驗得出超聲銑削力信號是一種離散的振蕩力信號，且振幅對銑削力的影響顯著。……