题目：回转超声振动钻削及其相关技术研究

硬脆材料是一种性能优异的工程材料，具有广阔的发展前景，但由于加工困难，一直制约着其广泛应用。尤其是硬脆材料钻孔工艺，传统钻孔工艺效率低，刀具磨损严重，无法满足实际生产的需要，因此研究出一种新的工艺方法以适应其发展要求十分必要。孔的轴心偏斜是钻孔过程中难以避免的技术难题，对底孔进行扩孔是减小偏斜的一种常用方法。然而普通扩孔工艺受初始偏斜量影响，往往刚入钻就导致钻头引偏，纠偏效果比较有限，无法满足航空航天领域对纠偏精度的要求，必须寻求新的工艺方法以解决相关问题。回转超声振动加工技术是在普通超声振动加工技术的基础上发展起来的。超声振动加工技术已被证明是一种实用有效的加工方法，它改变了刀具切削机理，能够取得普通钻削中无法比拟的工艺效果。回转超声振动是在其基础上实现刀具回转，从而进一步提高其加工效果。本文针对上述问题开展了有关回转超声振动钻削技术的机理分析及相关实验研究。本文依据超声振动钻削机理，设计了一套回转超声振动钻削系统，该系统将回转主轴与换能器连接为一体，并利用轴承直接支撑，采用弹簧隔振。从而实现了机构简化，保证了系统刚性和主轴回转精度。同时利用小型水银滑环实现了对换能器的回转供电，应用局部共振结构特点实现刀具纵向超声振动，提高了系统的适用能力。该设计结构简单可靠，适用范围广泛。将所设计的回转超声振动钻削系统同低频振动工作台组合，构成高低频复合振动的实验装置，应用该实验装置在玻璃硬脆材料上进行了钻削实验研究，在实验中发现高低频复合振动钻削方式，能够显著降低平均切削力，提高刀具的耐用度，保证孔的加工尺寸的一致性。应用回转超声振动对钛合金底孔进行了扩孔纠偏试验，发现回转超声振动能够提高扩孔入钻纠偏精度，减小侧向力，降低扩孔出口的毛刺高度。