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内燃机与配件———————————————————————作者简介:柏广才（1971-），男，江苏淮安人，大专，普斐特油气工程（江苏）股份有限公司副总经理，主要从事石油机械产品加工工艺和工程技术的研发。
0引言传统钻削过程受钻削空间的限制，导致排屑和冷却困难，是钻削轴向力较大，同时过大的轴向力在钻头钻穿工件时使工件变形增大，造成钻削过程的飞边和毛刺；而切屑在顺着排屑槽排出时会与已加工表面划擦，造成钻削温度较高和孔表面质量变差[1]。
同时普通钻削过程，特别是小孔钻削过程，钻头的刚度较差，若工件表面不平经常出现钻头偏置，导致孔的位置精度较低。
针对传统钻削中存在的上述问题，学者通过研究提出了超声辅助钻削技术，即在传统钻削的过程中施加一个高频的振动，辅助钻削过程。
超声振动的引入是原有的钻削运动过程中引入另一个运动，形成新的刀具运动轨迹和形成新的切削动力学过程，通过合理的匹配振动的频率和振幅，优化传统的钻削过程。
高频振动的引入使钻削过程中刀具不断的与工件接触和分离，使原来的连续钻削过程转变为断续切削过程，促使切屑断裂和冷却液进入，降低切削刃的温度，减小磨损；同时高频振动不断的摩擦孔壁，降低孔的表面粗糙度，提升孔的加工质量。
1超声钻削技术分类与特点超声辅助钻削技术按不同振动的来源、形式和作用位置的不同可以划分成不同的类别。
①超声辅助钻削中依据振动来源的不同可分为自激振动和受迫振动辅助钻削。
自激振动中的振动来源于系统自身，如机床收到敲击后引起的自身的振动，通过将振动传递到工件，迫使工件振动，自激振动受系统阻尼的影响无法持续，同时振动的频率受系统结构的限制，无法调节，致使整个振动过程无法控制，因此一般不在实际钻削过程中使用。
强迫振动通过外部的驱动电路和结构产生有规律的振动并将振动传递到工件或者钻头，实现振动辅助加工，强迫振动的频率和振幅均有电路控制，可调节性强，因此被广泛使用。
目前采用的超声辅助钻削技术多为强迫辅助钻削。
超声辅助激光加工装置的设计及其在材料加工中的应用
超声辅助激光加工装置是将超声波技术与激光加工技术相结合的一种创新设备。
其设计原理是通过超声波振动器振动工件表面，产生微小的位移和应力，从而改善激光加工过程中的材料切割、打孔、焊接等工艺。
超声波辅助激光加工装置一般包括超声波装置和激光器两大部分。
在材料加工中，超声辅助激光加工装置能够提供以下优势和应用：
1. 增加材料加工精度：超声波的微小振动能够改善激光加工中的熔池流动性，减少熔池的不稳定性和颗粒的喷溅，从而提高加工的精度和质量。
2. 提高材料加工速度：超声波的振动能够改善熔池和材料表面之间的传热效率，使得激光能量更有效地被吸收并转化为熔化和蒸发能量，从而提高加工速度。
3. 扩大材料加工范围：超声波的振动能够改变材料的物理性质，如硬度、强度等，使得原本难以加工的材料也可以通过激光加工装置进行加工，例如硬质合金、陶瓷材料等。
4. 减少材料加工变形：超声波的微小振动能够改善熔池周围的残余应力分布，减少材料加工过程中的变形和变质现象，从而提高产品的稳定性和可靠性。
总的来说，超声辅助激光加工装置能够在材料加工中提高加工
质量、加工速度和加工范围，减少加工变形，具有广阔的应用前景。
《SiC工程陶瓷超声辅助制孔机理及加工工艺研究》一、引言随着科技的飞速发展，陶瓷材料因其高硬度、高强度和优良的耐热性能，在航空、航天、汽车等领域得到广泛应用。
SiC（碳化硅）工程陶瓷，作为一种典型的陶瓷材料，在精密制造领域尤为关键。
然而，SiC工程陶瓷的硬脆性特点导致其加工难度大，传统制孔方法易造成工件破损、表面质量差等问题。
因此，研究SiC工程陶瓷的超声辅助制孔机理及加工工艺，对于提高陶瓷材料的加工质量和效率具有重要意义。
二、SiC工程陶瓷超声辅助制孔机理1. 超声振动辅助制孔原理超声振动辅助制孔技术是利用超声波发生器产生的高频振动，通过刀具传递给工件，使工件在受到振动的同时受到切削力的作用。
这种振动有助于减小切削力，降低切削温度，减少工件表面的热损伤。
同时，超声振动还能有效地降低刀具与工件之间的摩擦系数，提高制孔的精度和效率。
2. 切削力与热效应分析在超声辅助制孔过程中，切削力的大小和分布对制孔质量具有重要影响。
研究表明，超声振动可以显著降低切削力，从而减小工件的破损和表面质量差的问题。
此外，超声振动还能有效降低切削过程中的热效应，减少工件表面的热损伤。
三、加工工艺研究1. 工艺参数优化针对SiC工程陶瓷的加工特点，需对超声振动辅助制孔的工艺参数进行优化。
包括超声振幅、振动频率、切削速度、进给量等参数的合理搭配，以实现高效、高质量的制孔。
通过大量的实验和数据分析，找到最佳工艺参数组合。
2. 刀具选择与磨损研究刀具是超声辅助制孔的关键因素之一。
在选择刀具时，需考虑刀具材质、几何形状、刃口质量等因素。
此外，刀具的磨损情况也会直接影响制孔质量和效率。
因此，需要对刀具的磨损情况进行研究，以延长刀具的使用寿命。
3. 制孔过程中的监测与控制在制孔过程中，需要对工艺过程进行实时监测与控制。
包括监测切削力、温度、振动等参数的变化，以及控制制孔的精度和深度。
通过引入传感器和控制系统，实现制孔过程的自动化和智能化。
第51卷第7期表面技术2022年7月SURFACE TECHNOLOGY·263·振幅对超声辅助磨削C/SiC复合材料表面形貌的影响戴槟，李晓舟，许金凯，王晶东，陈广俊，王茂旬，王深（长春理工大学 跨尺度微纳制造教育部重点实验室，长春 130012）摘要：目的通过超声振动辅助磨削加工技术加工C/SiC复合材料可以改变材料的去除方式，通过改变超声振幅能够提高材料去除率并获得较好的表面质量，从而成为C/SiC复合材料的新型加工方式。
方法采用超声辅助磨削技术对C/SiC复合材料进行加工，通过改变超声振幅，观察C/SiC复合材料在不同切削角度下的纤维去除机理、纤维断裂形式，测量不同切削角度下工件表面粗糙度S a。
结果磨削过程中C/SiC复合材料的去除方式以脆性去除为主，纤维损伤形式以纤维断裂、纤维破碎为主。
增大超声振幅后，纤维断裂形式增大并伴随出现基体破碎现象。
随着超声振幅的增大，不同切削角度（0°、45°、90°、135°）下测得的表面粗糙度S a显著减小，降低约15%~41%。
结论由于超声振动的作用，C/SiC复合材料在不同切削角度（0°、45°、90°、135°）下的材料去除方式发生改变，相比于常规磨削的纤维断裂形式，施加超声振动后，磨削过程中产生的纤维折断和基体破碎被去除，在提高材料去除率的同时，表面质量明显提高。
随着超声振幅的增大，不同切削角度（0°、45°、90°、135°）下的表面粗糙度S a都减小，且减小程度也不同，减小程度由大到小的顺序为45°>135°>90° >0°。
关键词：C/SiC复合材料；超声辅助加工；表面质量；表面粗糙度中图分类号：TG506.7 文献标识码：A 文章编号：1001-3660(2022)07-0263-11DOI：10.16490/ki.issn.1001-3660.2022.07.026Amplitude Effect on Surface Morphology by Ultrasonic-assistedGrinding of C/SiC CompositeDAI Bin, LI Xiao-zhou, XU Jin-kai, WANG Jing-dong, CHEN Guang-jun,WANG Mao-xun, WANG Shen(Ministry of Education Key Laboratory for Cross-Scale Micro and Nano Manufacturing,Changchun University of Science and Technology, Changchun 130012, China) ABSTRACT: The machining of C/SiC composite is one of the most challenging problems in mechanical machining.收稿日期：2021–07–05；修订日期：2021–10–16Received：2021-07-05；Revised：2021-10-16基金项目：国家自然科学基金（U19A20103）；装备预研项目（61409230115）；“111”引智基地（D17017）Fund：Supported by National Natural Science Foundation of China (U19A20103); Fund for Equipment Pre-research (61409230115); the “111” Project of China (D17017)作者简介：戴槟（1993—），男，硕士研究生，主要研究方向为微纳制造技术。
