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　　申請號：201610795104.5
　　申請人：上海交通大學
　　發明人：馬春翔 鄭立波

　　摘要：本發明公開了一種黑金屬材料基體上微溝槽的金剛石飛刀銑削加工方法；所述方法包括：將金剛石飛刀刀桿與具有兩維超聲波的橢圓振動換能器相連，金剛石飛刀固定在刀桿端部；橢圓振動換能器固定在金剛石飛刀銑床主軸上；在橢圓振動換能器上加上正弦波電壓，金剛石飛刀隨橢圓振動換能器產生的兩維橢圓振動進行超聲波橢圓振動，同時，金剛石飛刀還隨著銑床主軸在黑金屬材料基體上進行軸向和徑向的進給銑削運動，實現超聲波橢圓振動金剛石飛刀銑削加工。本發明能有效地抑制金剛石飛刀銑削黑金屬材料基體上的微溝槽時的金剛石飛刀的急劇擴散磨損和抑制微溝槽溝邊處毛刺的產生，提高微溝槽形貌精度，實現微溝槽金剛石飛刀精密銑削加工。

　　主權利要求：1.一種黑金屬材料基體上微溝槽的金剛石飛刀銑削加工方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：S1、金剛石飛刀刀桿與具有兩維超聲波的橢圓振動換能器相連，金剛石飛刀固定在所述刀桿端部；所述橢圓振動換能器固定在金剛石飛刀銑床主軸上；所述黑金屬材料基體工件裝夾在銑床加工工作臺上；S2、在所述橢圓振動換能器上加上正弦波電壓，金剛石飛刀隨橢圓振動換能器產生的兩維橢圓振動進行超聲波橢圓振動，同時，金剛石飛刀還隨著銑床主軸在黑金屬材料基體上進行軸向和徑向的進給銑削運動，實現黑金屬材料基體上微溝槽的超聲波橢圓振動金剛石飛刀銑削加工。
　　2.如權利要求1所述的黑金屬材料基體上微溝槽的金剛石飛刀銑削加工方法，其特征在于，所述金剛石飛刀刀桿的長度為四分之三波長；所述波長指的是超聲波在刀桿中傳播的波長。
　　3.如權利要求1所述的黑金屬材料基體上微溝槽的金剛石飛刀銑削加工方法，其特征在于，所述正弦波電壓為80～120伏。
　　4.如權利要求1所述的黑金屬材料基體上微溝槽的金剛石飛刀銑削加工方法，其特征在于，所述橢圓振動換能器在相互垂直的兩個方向上發生超聲波振動,在其輸出端合成超聲波橢圓振動，即所述兩維橢圓振動。
　　5.如權利要求1或4所述的黑金屬材料基體上微溝槽的金剛石飛刀銑削加工方法，其特征在于，所述兩維橢圓振動達到長軸:8～12μm,短軸:4～6μm,夾角:45～90°,諧振頻率:19.5～22.5kHz的橢圓振動軌跡。
　　6.如權利要求1所述的黑金屬材料基體上微溝槽的金剛石飛刀銑削加工方法，其特征在于，通過調解兩維橢圓振動的相位差，在金剛石飛刀上可得到不同方位的橢圓振動軌跡。
　　7.如權利要求1所述的黑金屬材料基體上微溝槽的金剛石飛刀銑削加工方法，其特征在于，所述超聲波橢圓振動金剛石飛刀銑削加工為低頻和高頻相結合的周期性斷續的銑削加工。
　　8.如權利要求7所述的黑金屬材料基體上微溝槽的金剛石飛刀銑削加工方法，其特征在于，表征超聲波橢圓振動金剛石飛刀銑削加工過程的高頻正負脈沖函數如下式： h ( t ) = 1 ( t b + n T ) ≤ t < ( t i + n T ) - 1 ( t i + n T ) ≤ t < ( t e + n T ) 0 ( t e + n T ) ≤ t < ( t b + ( n + 1 ) T ) , 其中，tb—在一個振動周期內銑削開始時刻ti—在每一周期中金剛石飛刀前刀面與切屑之間的摩擦力方向發生反轉開始時刻te——在一個振動周期內銑削終了時刻T——橢圓振動周期n為自然數。
　　9.如權利要求7所述的黑金屬材料基體上微溝槽的金剛石飛刀銑削加工方法，其特征在于，在每一個高頻切削加工周期剛開始后，橢圓振動金剛石飛刀在垂直方向上的振動速度小于切屑流出速度,金剛石飛刀前刀面與切屑之間的摩擦力方向與切屑流出方向相反；之后，橢圓振動金剛石飛刀在垂直方向上的振動速度逐漸增大,當該振動速度大于切屑流出速度時,金剛石飛刀前刀面與切屑之間的摩擦力方向發生反轉，變為與切屑流出方向相同。
　　10.如權利要求1所述的黑金屬材料基體上微溝槽的金剛石飛刀銑削加工方法，其特征在于，金剛石飛刀在水平方向上的超聲波橢圓振動最大速度大于水平方向的進給銑削速度時,金剛石飛刀前刀面與切屑和工件之間發生分離。