镍基高温合金三维超声辅助车削装备设计及加工工艺特性研究

查慧婷①③，谢宗浩①，於刘冬②，赵学奇②，马原②，许超②（①厦门理工学院机械与汽车工程学院；②深圳市青鼎装备有限公司；③福建省绿色智能清洗技术与装备重点实验室）

摘要：针对难加工金属材料镍基高温合金在常规车削中存在的切削力大、刀具磨损严重、表面质量控制困难等问题，利用超声辅助加工的优势，系统设计并搭建了一套三维超声辅助车削（3D UVAT）装备，并利用该装备开展了镍基高温合金的车削实验，探究了超声振动作用对镍基高温合金加工中切削力及表面质量的影响规律。研究结果表明，所设计的三维超声辅助车削装备可实现三维超声振动，其刀具在切削方向、切深方向和进给方向的振幅分别达到23、10 和10 μm。三维超声辅助车削中刀具与工件周期性分离接触的作用能够显著降低镍基高温合金加工过程中的切削力，降幅可达42.6%，同时加工后的表面粗糙度值下降可达86.3%。

关键词：超声辅助车削；镍基高温合金；断续加工；切削力；表面质量