时代在进步,科技在发展。随着机械微型化的不断发展,微细零件在医疗、航空、精密仪器等行业的需求量与日俱增,因而涌现出了微细电火花加工、微细电解加工、光刻加工、激光加工以及微细超声加工等多种微细加工方法以满足生产的需求。微细超声加工是一种特别适用于加工石英晶体、工程陶瓷等硬脆性材料的加工方法。微细超声加工主要通过磨粒冲击脆硬性材料表面达到去除材料的目的,其既可以加工导电材料也可以加工非导电材料,而且不受材料导热性的影响,还能够加工出高深宽比和复杂微小三维型腔的零件。在微细超声加工微孔时,随着工具进给深度的增加,加工力随着工具的向下进给而增大,甚至会使得工具折断,从而导致无法继续加工。这种现象在恒力和恒速加工中均存在。造成这种现象的原因是当加工深度增加到一定程度时,孔的底部已经磨损的磨粒无法与外界新的磨粒得到交换,加工屑难以排出,使得工具直接撞击工件,引起加工力增大,材料无法去除,最终导致工具弯曲甚至折断。针对上述问题,本文提出使用工具摇动辅助超声波加工微孔的方法。工具摇动加工技术最先是在电火花加工中提出的,其是靠主伺服加工轴以外的运动轴来进行有规律、周期的插补运动配合主轴伺服进给运动的加工方法。本文中通过XY运动平台的双轴联动实现圆形摇动轨迹,即工具在转动进给的同时,工件相对于工具作圆形摇动轨迹运动。工具摇动辅助微孔加工时,工具摇动增加了加工屑和磨粒的活动空间,便于加工屑的排出,促进加工区域磨粒的更新,使得工具能够达到更大的进给深度,而不会出现中途弯曲或者折断。本文设计了可行性实验,实验结果初步证明了工具摇动辅助超声波加工微孔可以使工具达到更大的进给深度,从而能够提高微孔的深径比,同时加工效率有了较大的提高。本文设计了比较实验、参数影响实验研究了工具摇动对超声波加工微孔的影响。实验结果表明相比于无工具摇动辅助微孔加工,工具摇动对微孔加工有如下的影响:工具摇动可以促进孔底部加工屑的排出和磨粒的更新,从而增大所加工微孔的深径比。工具摇动辅助微孔加工时加工效率有了较大提高。在研究摇动参数对加工效率的影响时,发现材料去除率会随着摇动速度的增大而增大,有时增大到一定程度后会减小。工具摇动促进孔底部磨粒的更新同时加快了对工件和工具材料的去除,从而增加了工具的磨损。通过对比发现工具摇动对加工微孔的加工间隙影响不大。