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航空航天等领域经常需要加工一些特殊用途的深孔。传统深孔镗削由于镗杆的长径比大,切削系统刚度较差,加工时镗杆容易产生振动,严重影响工件的加工精度和表面质量。超声椭圆振动切削可以减小切削力,提高切削系统稳定性,为提高深孔加工质量提供了可能性。本文针对高强度中合金渗碳钢18Cr2Ni4WA展开超声椭圆振动深孔镗削技术的研究。将超声椭圆振动切削应用于深孔镗削加工,减小镗削加工过程的振动,改善加工表面质量。文中首先针对不同类型超声振动切削加工的基本原理进行分析;通过有限元仿真软件ABAQUS/Explicit建立传统切削、一维超声振动切削和不同类型超声椭圆振动切削的有限元仿真模型,进行对比仿真分析,研究不同切削方式的切削特点。利用有限元法设计一款单激励超声椭圆振动深孔镗削装置,能够加工最小孔径为17mm,最大长径比达20的深孔。装置使用纵向换能器激励装置的弯曲振型模式,使刀尖产生纵弯耦合椭圆振动轨迹。通过模态分析对结构进行优化,对优化后的结构进行谐响应分析和瞬态分析,得到不同频率简谐电压作用下刀尖位置的稳态位移以及刀具的轨迹,初步验证设计方法的正确性和装置结构的合理性。对所设计的超声椭圆振动深孔镗削装置进行阻抗测试,获得装置的共振频率为22.43KHz,利用激光位移传感器测得镗杆输出振幅-电压的关系。依托本文设计的超声椭圆振动深孔镗削装置,对超声椭圆振动深孔镗削高强度中合金渗碳钢18Cr2Ni4WA的切削力、切削稳定性、表面粗糙度以及断屑效果展开了实验研究。实验结果表明,超声椭圆振动深孔镗削的切削力大幅度下降,镗杆的振动显著降低,表面粗糙度Ra值减小超过50%,具有较好的断屑效果。通过镗削实验获得了超声振幅、切削用量等工艺参数对超声椭圆振动深孔镗削的切削力、加工稳定性和表面粗糙度的影响规律。实验结果为超声椭圆振动深孔镗削18Cr2Ni4WA的工艺参数优选提供了依据。