本发明涉及一种高效精密加工齿轮的铣齿加工方法及刀具，本发明本发明提高了齿轮的加工效率，延长了刀具的使用寿命，提高了工件的表面质量。可用于加工各类锥齿轮加工，且能够同步实现齿轮的粗、精加工。
1.一种高效精密加工齿轮的铣齿加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、通过三维数模获需要加工齿轮的齿面和齿面截面轮廓；将刀盘与振动变幅杆末端固定连接，刀盘上安装有铣齿刀；振动变幅杆通过连接件与铣齿机床的刀具主轴连接；
步骤二、设待加工的齿轮齿面为S(u，v)，则齿面边界的两端曲线按照法向量 进行展成，即S(u，v)＝(1-v)A(u)+vB(u)，(u，v)∈[1，0]×[0，1]；曲面可以由两个切向向量和一个方向向量生成，即其中u表示齿面上坐标中u方向，v表示齿面上坐标中v方向，A(u)表示齿面一端的曲线的切向函数，B(u)表示齿面另一端的曲线的切向函数，(u，v)表示齿面坐标系中的u与v方向； 表示齿面一端的曲线的切向函数对u求导，获取其变化梯度， 表示齿面另一端的曲线的切向函数对u求导，获取其变化梯度；
步骤三、面齿轮粗加工：铣齿刀的加工深度不低于2mm；假设刀盘上铣刀齿数目N，齿面的长度|S(u，v)|，刀盘的转速为n，前滚齿刀到刀盘旋转中心的距离为r1，后滚齿刀到刀盘旋转中心的距离为r2；超声振动控制系统开启轴向振动，其振动频率满足条件：步骤四、面齿轮精加工：铣齿刀的两侧切削刃为与齿面截面轮廓的两侧一致，加工的切削深度方向为 在五轴加工铣齿加工机床中，加工深度方向 均由x，y，z方向的进给运动合成，即 刀盘则按照刀齿旋转切向运动路径运动，精加工时，超声振动控制系统开启轴向与扭转振动，其中一个铣刀齿切入的加工深度 不超过5um，超声振动控制系统中输出振幅为加工深度的一半，假设铣刀齿数目为N，齿面的长度|S(u，v)|，刀盘的转速为n，铣齿刀到刀盘旋转中心的距离为r1，则超声振动激励频率f1满足以下条件：其中c为自然数，完成齿面的精加工。
2.如权利要求1所述的高效精密加工齿轮的铣齿加工方法，其特征在于，所述振动变幅杆自前端到末端依次包括八段，其中第1段为圆锥体，圆锥的锥度为1∶20；第2段为圆柱体形状；第3段为圆柱体，并加工有震动凹槽(1)用于布置一对用于产生轴向振动的压电致动器及固定压电致动器的卡簧，并保持第3段最窄处的圆柱直径为第2段的1/3；第4段为圆柱体，长度为2-3mm；第5段为圆柱体，直径比第4段增加1-1.5mm，用于将轴向振动进一步均匀传递给第6段；第6段为圆柱体，圆柱体上沿着轴向布置了2组凹槽孔(2)，每组凹槽孔(2)的数量为6个，沿着圆柱面均匀分布，凹槽孔(2)的长度L2与第6段的长度一致，直径比第2段的直径小0.5mm，凹槽孔的轴向与振动变幅杆的轴向成40°-45°夹角，使得第6段的扭转刚度缩小到第4段的扭转刚度的1/8以下，第6段在振动变幅杆的2个节点上，增加环形凹槽；节点即为振动变幅杆的振型的振动的幅值为0处；环形凹槽的深度为0.2-0.3mm，宽度为2mm，用于安装连接件；第7段是高斯曲线状外形的圆柱体变幅杆；第8段为圆柱体，用于安装刀盘上的铣齿刀。
3.如权利要求2所述的高效精密加工齿轮的铣齿加工方法，其特征在于，所述振动变幅杆不同段的连接处均采用圆弧过渡，圆弧过渡的圆角半径R2由连接处相邻两段横截面的等效直径D，长度L，D2，长度L2及面积系数M，参照及最佳过渡圆弧半径与面积系数M间的关系决定；确定步骤：圆角半径为R2，的大小确定步骤为：第一步：依据 求出M值；
第三步，查看阶梯型变幅杆最佳过渡圆弧半径与M之间的关系表，获得β值；
其中D1为第8段横截面的等效直径，L1为第8段长度，D2为第7段中间位置的横截面的等效直径，L2为第7段长度，M为面积系数。
4.如权利要求1所述的高效精密加工齿轮的铣齿加工方法，其特征在于，所述步骤三中，铣齿刀前刀面开启有限制性接触槽，限制性接触槽分别处于离切削刃4um，8um，12um处，宽度为2um，深度为4um；离切削刃20um处开启5mm宽度且与切削刃平行的断屑槽(5)，断屑槽的远端面比近端面高1mm，近端面是指靠近切削刃一侧；前刀面角度为1°-2°；刀具的后角为
10°-20，在后刀面增加叶脉状布置的凹槽(6)，分型之间的间距为4-5um，凹槽(6)走向与切削刃成45°，与切削刃保持5-6um的距离，凹槽深度从切削刃向外直线延长时，其深度自起始处的2um逐渐变为末端14um，凹槽宽度为2um。
5.如权利要求1所述的高效精密加工齿轮的铣齿加工方法，其特征在于，所述步骤四中，其中，铣齿刀的前刀面中，在离切削刃2um，4um，6um处分别加工宽度与深度为1um的限制性接触凹槽；并离切削刃10um处开启断屑槽，刀具前角为3°-5°；切削刃之间采用半径为
在铣齿刀的后刀面角度不低于30°，并在后刀面增加凹槽，凹槽末端应与切削刃保持
2um的距离，凹槽深度从切削刃向外直线延长时，其深度由1um-10um延伸，宽度为1um，凹槽之间按照树叶中的叶脉状布置，分型角度为30°。
6.一种高效精密加工齿轮的铣齿加工刀具，其特征在于，所述刀具为铣齿刀，铣齿刀前刀面开启有限制性接触槽，限制性接触槽分别处于离切削刃4um，8um，12um处，宽度为2um，深度为4um；离切削刃20um处开启5mm宽度且与切削刃平行的断屑槽(5)，断屑槽的远端面比近端面高1mm，近端面是指靠近切削刃一侧；前刀面角度为1°-2°；刀具的后角为10°-20，在后刀面增加叶脉状布置的凹槽(6)，分型之间的间距为4-5um，凹槽(6)走向与切削刃成45°，与切削刃保持5-6um的距离，凹槽深度从切削刃向外直线延长时，其深度自起始处的2um逐渐变为末端14um，凹槽宽度为2um。
一种高效精密加工齿轮的铣齿刀具及加工方法
技术领域：
[0001] 本发明属于机械加工领域，具体涉及一种高效精密加工齿轮的铣齿刀具及加工方法。背景技术：
[0002] 铣齿作为加工齿轮的一种有效的方法，广泛应用于各类锥齿轮加工。与传统加工工艺相比，超声振动辅助加工在加工过程中的切削力更小，刀具磨损更低，工件表面质量更好，更高的切除效率等优势，尚未见有关超声振动辅助铣齿加工的相关研究，因此没有相对应的刀具进行铣齿加工。发明内容：
[0003] 为了解决上述技术问题，本发明公开了一种高效精密加工齿轮的铣齿刀具及加工方法，本发明提高了齿轮的加工效率，延长了刀具的使用寿命，提高了工件的表面质量。可用于加工各类锥齿轮加工，且能够同步实现齿轮的粗、精加工。
[0004] 为了达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
[0005] 一种高效精密加工齿轮的铣齿加工方法，包括以下步骤：
[0006] 步骤一、通过三维数模获需要加工齿轮的齿面和齿面截面轮廓；将刀盘与振动变幅杆末端固定连接，刀盘上安装有铣齿刀；振动变幅杆通过连接件与铣齿机床的刀具主轴连接；
[0007] 步骤二、设待加工的齿轮齿面为S(u,v)，则齿面边界的两端曲线按照法向量 进行展成，即S(u，v)＝(1-v)A(u)+vB(u)，(u，v)∈[1，0]×[0，1]；曲面可以由两个切向向量和一个方向向量生成，即
[0008] 其中u表示齿面上坐标中u方向，v表示齿面上坐标中v方向，Au表示齿面一端的曲线的切向函数，Bu表示齿面另一端的曲线的切向函数，u，v表示齿面左边中的u与v方向；表示齿面一端的曲线的切向函数对u求导，获取其变化梯度， 表示齿面另一端的曲线的切向函数对u求导，获取其变化梯度；
[0009] 步骤三、面齿轮粗加工：铣齿刀的加工深度不低于2mm；假设刀盘上铣刀齿数目N，齿面的长度|S(u,v)|，刀盘的转速为n，前滚齿刀到刀盘旋转中心的距离为r1，后滚齿刀到刀盘旋转中心的距离为r2；超声振动控制系统开启轴向振动，其振动频率满足条件：
[0010] 步骤四、面齿轮精加工：铣齿刀的两侧切削刃为与齿面截面轮廓的两侧一致，加工的切削深度方向为 在五轴加工铣齿加工机床中，加工深度方向 均由x，y，z方向的进给运动合成，即 刀盘则按照刀齿旋转切向运动路径运动，精加工时，超声振动控制系统开启轴向与扭转振动，其中一个铣刀齿切入的加工深度 不超过5um，超声振动控制系统中输出振幅为加工深度的一半,假设铣刀齿数目为N，齿面的长度|S(u,v)|，刀盘的转速为n，铣齿刀到刀盘旋转中心的距离为r1，则超声振动激励频率f1满足以下条件：其中c为自然数，完成齿面的精加工。
[0011] 进一步的改进，所述振动变幅杆自前端到末端依次包括八段，其中第1段为圆锥体，圆锥的锥度为1:20；第2段为圆柱体形状；第3段为圆柱体，并加工有震动凹槽1用于布置一对用于产生轴向振动的压电致动器及固定压电致动器的卡簧，并保持第3段最窄处的圆柱直径为第2段的1/3；第4段为圆柱体，长度为2-3mm；第5段为圆柱体，直径比第4段增加1-1.5mm，用于将轴向振动进一步均匀传递给第6段；第6段为圆柱体，圆柱体上沿着轴向布置了2组凹槽孔2，每组凹槽孔2的数量为6个，沿着圆柱面均匀分布，凹槽孔2的长度L2与第6段的长度一致，直径比第2段的直径小0.5mm，凹槽孔的轴向与振动变幅杆的轴向成40°-45°夹角，使得第6段的扭转刚度缩小到第4段的扭转刚度的1/8以下，第6段在振动变幅杆的2个节点上，增加环形凹槽；节点即为振动变幅杆的振型的振动的幅值为0处；环形凹槽的深度为
0.2-0.3mm，宽度为2mm,用于安装连接件；第7段是高斯曲线状外形的圆柱体变幅杆；第8段为圆柱体，用于安装刀盘上的铣齿刀。
[0012] 进一步的改进，所述振动变幅杆不同段的连接处均采用圆弧过渡，圆弧过渡的圆角半径R2由连接处相邻两段横截面的等效直径D，长度L,D2，长度L2及面积系数M，参照及最佳过渡圆弧半径与面积系数M件的关系决定；确定步骤：圆角半径为R2，的大小确定步骤为：
[0013] 第一步：依据 求出M值；
[0014] 第二步：依据 求出A值；
[0015] 第三步，查看阶梯型变幅杆最佳过渡圆弧半径与M之间的关系表，获得β值；
[0016] 第四步，依据R2＝β·D1，求出R2值；
[0017] 其中D1为第8段横截面的等效直径，L1为第8段长度,D2为第7段中间位置的横截面的等效直径，L2为第7段长度，M为面积系数。
[0018] 进一步的改进，所述步骤三中，铣齿刀前刀面开启有限制性接触槽，限制性接触槽分别处于离切削刃4um，8um，12um处，宽度为2um，深度为4um；离切削刃20um处开启5mm宽度且与切削刃平行的断屑槽5，断屑槽的远端面比近端面高1mm,近端面是指靠近切削刃一侧；前刀面角度为1°-2°；刀具的后角为10°-20，在后刀面增加叶脉状布置的凹槽6，分型之间的间距为4-5um,凹槽6走向与切削刃成45°，与切削刃保持5-6um的距离，凹槽深度从切削刃向外直线延长时，其深度自起始处的2um逐渐变为末端14um,凹槽宽度为2um。
[0019] 进一步的改进，所述步骤四中，其中，铣齿刀的前刀面中，在离切削刃2um,4um,6um处分别加工宽度与深度为1um的限制性接触凹槽；并离切削刃10um处开启断屑槽，刀具前角为3°-5°；切削刃之间采用半径为0.2-0.5um的圆弧过渡；
[0020] 在铣齿刀的后刀面角度不低于30°，并在后刀面增加凹槽，凹槽末端应与切削刃保持2um的距离，凹槽深度从切削刃向外直线延长时，其深度由1um-10um延伸，宽度为1um，凹槽之间按照树叶中的叶脉状布置，分型角度为30°。
[0021] 一种高效精密加工齿轮的铣齿加工刀具，所述刀具为铣齿刀，铣齿刀前刀面开启有限制性接触槽，限制性接触槽分别处于离切削刃4um，8um，12um处，宽度为2um，深度为4um；离切削刃20um处开启5mm宽度且与切削刃平行的断屑槽5，断屑槽的远端面比近端面高
1mm,近端面是指靠近切削刃一侧；前刀面角度为1°-2°；刀具的后角为10°-20，在后刀面增加叶脉状布置的凹槽6，分型之间的间距为4-5um,凹槽6走向与切削刃成45°，与切削刃保持
5-6um的距离，凹槽深度从切削刃向外直线延长时，其深度自起始处的2um逐渐变为末端
14um,凹槽宽度为2um。
附图说明
[0022] 附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的具体实施方式一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
[0023] 图1是铣齿刀刀刃的示意图。
[0024] 图2是振动变幅杆的剖面结构示意图。
[0025] 图3是振动变幅杆扭转非谐振振动产生原理。
[0026] 图4是振动变幅杆轴向-弯曲振动振型及刀具路径图。
[0027] 图5为铣齿刀的结构示意图。
[0028] 其中，面ABCD，BCEG，ADHF为铣齿刀的后刀面，面ABEF为铣齿刀的前刀面，切削刃AF为铣齿刀的内侧切削刃，BE为铣齿刀的外侧切削刃；凹槽6距离AD为4um。
[0029] 图6为前刀面的结构示意图；
[0030] 图7为后刀面的结构示意图。具体实施方式：
[0031] 本发明采用了超声波发生器，压电致动器，特定结构的振动变幅杆，电源，刀具，刀盘，工作台，控制系统等部件实现了超声振动辅助铣齿加工，提高了材料的切除效率，刀具的寿命，工件的表面质量。可用于加工各类锥齿轮，且能够同步实现齿轮的粗、精加工。
[0032] 1.根据需要加工齿轮通过三维数模获得其齿面，齿面截面轮廓，分别齿面。
[0033] 2.设待加工的齿轮齿面为S(u,v)，则其可以其边界的两端曲线按照法向量 进行展成，即S(u，v)＝(1-v)A(u)+vB(u)，(u，v)∈[1，0]×[0，1]。曲面可以由两个切向向量和一个方向向量生成，即
[0034] 3.在面齿轮精加工时，为了提高加工齿面精度，采用以下特殊形式的刀具，铣齿刀的一侧切削刃为与齿面截面轮廓的两侧一致，加工的切削深度方向为 在五轴加工铣齿加工机床中，加工深度方向 均可以由x，y，z方向的进给运动合成，即 刀盘则按照刀齿旋转切向运动路径运动，精加工时，超声振动控制系统开启轴向与扭转振动，其中一个铣刀齿切入的加工深度 不超过5um，超声振动控制系统中输出振幅为加工深度的一半,假设刀盘上刀齿数目N，齿面的长度|S(u,v)|，刀盘的转速为n，铣齿刀到刀盘旋转中心的距离为r1，则超声振动激励频率f1满足以下条件： 其中c为自然数，这是为了避免加工中形成超声激励频率为加工激励频率的倍频，提高加工中刀具的稳定性，降低振动，提高加工中齿面的加工精度。
[0035] 4.铣齿刀刀刃的微观结构，由于形成的切屑在一个相对封闭的空间内，尤其是在加工接近齿轮齿面根部处，其排屑空间更加狭窄，刀具与切屑的过渡接触造成切削刃温度升高，刀具磨损增加等一系列为题，在铣齿刀的前刀面中，在离切削刃2um,4um,6um处分别加工宽度与深度为1um的限制性接触凹槽，减少刀具与切屑的接触，降低摩擦，形成空隙，在超声振动系统激励下刀具反复运动形成在限制性接触区域内真空，使得切削液能够深入切削刃切削材料区域，降低刀具切削刃温度。并离切削刃20um处开启断屑槽，这是为了避免切屑过长造成切屑与刀具的过度接触，避免刀具异常磨损，同时避免了切屑在断屑槽作用下，形成细微小切屑，被吸入限制性接触凹槽中。
[0036] 5.在铣齿刀的后刀面，由于铣齿刀后刀面在刀盘的旋转运动下，与已加工表面接触摩擦，影响加工齿面质量，考虑刀具的强度，后刀面角度不低于30°。并在后刀面增加凹槽，凹槽末端应与切削刃保持2-3um的距离，凹槽深度从切削刃向外直线延长时，其深度由1um-10um。宽度为1um，其凹槽之间按照树叶中的叶脉状布置，所述步骤三中，铣齿刀前刀面开启有限制性接触槽，限制性接触槽分别处于离切削刃2um，4um，6um处，宽度为2um，深度为
4um；离切削刃20um处开启5mm宽度且与切削刃平行的断屑槽(5)，断屑槽的远端面比近端面高1mm,近端面是指靠近切削刃一侧；前刀面角度为1°-2°；刀具的后角为10°-20，在后刀面增加叶脉状布置的凹槽6，分型之间的间距为4-5um,凹槽6走向与切削刃成45°，与切削刃保持5-6um的距离，凹槽深度从切削刃向外直线延长时，其深度自起始处的2um逐渐变为末端
14um,凹槽宽度为2um。
[0037] 6.在面齿轮粗加工时，铣齿刀的加工深度不低于2mm，超声振动控制系统开启轴向振动，其振动频率应满足3中的条件，即 前刀面开启限制性接触槽，离切削刃4，8，12um处加工2um宽度，4um深度的凹槽，降低切屑与刀具接触面积，较大的深度增加切削液在刀具切削刃附近的体积，提高降温能力，并在离切削刃20um处开启5mm宽度的断屑槽，避免过长的切屑与刀具接触。前刀面角度为1°-2°。在刀具的后角为10°-20°，在后刀面增加凹槽，凹槽末端应与切削刃保持5-6um的距离，凹槽深度从切削刃向外直线延长时，其深度由2um-14um,宽度为2um，其凹槽之间按照树叶中的叶脉状布置，其分型角度为60°-75°。
[0038] 超声波发生器连接，其用于为超声换能器提供超声频电能的装置。
[0039] 压电致动器为超声换能器，与超声波发生器连接，将超声波发生器产生的超声频电能转换成超声振动的机械能。
[0040] 振动变幅杆用于将压电致动器产生的振动位移和速度进行放大，并将超声能量聚集在较小的面积上，与振动设备连接，压电致动器连接。振动变幅杆在一对压电致动器的激励作用下，实现了轴向与扭转耦合振动；振动变幅杆的末端过渡处2-3个高斯曲线过渡，横截面积较小的一段的直径约为直径较大的一段的1/4，横截面积较小段长度约为横截面积大段1/2，这是为了提高铣齿加工过程中振动变幅杆的弯曲刚度，减少了横向振动引起的刀具偏离预定的路径，避免了当刀具从未切落的材料上退回时刀具撞到工件的可能性；采用多个高斯曲线过渡的原则首先是更多高斯曲线过渡的变幅杆能够产生更高位移，能够振动质量相对较大的刀盘，满足较大面积横截面向较小面积的横截面过渡的要求。
[0041] 在压电致动器的作用下，实现轴向(与刀盘连接的主轴向)与扭转振动，在超声波发声器提供的超声频电能激励下，实现振动变幅杆的超声频轴向与扭转振动，使得刀齿在切削深度方向及旋转方向上，与工件周期性的接触加工与非加工周期。由于铣齿加工路径中刀齿的路径(相对主轴)是圆形，以较快的转速实现更高的加工效率。首先先以较低的切削深度及转速进行加工，当加工中完全保证了刀具与工件加工与非加工的周期循环后，先提高转速，再提高切削深度，并将电能的超声频率提高，提高单位时间内的材料切除量，提高切除效率，在一个刀齿的切削加工余量较小时，降低切削深度，进行精加工。这样就保证了铣齿加工后的齿轮不要在经过研齿，磨齿等精加工工艺，并且经过超声振动辅助加工的工件表面粗糙度，残余应力，形状精度均能达到齿轮的技术要求。
[0042] 多个刀齿(刀具)按照预定的加工路径，分别固定在刀盘的不同上，刀盘与振动变幅杆的末端固定连接，振动变幅杆通过连接件与铣齿机床的刀具主轴连接，刀具主轴旋转，驱动振动变幅杆旋转，刀盘旋转；加工锥齿轮的其它方向运动，由刀具工作台移动决定，刀具工作台的运动由通过连接件传递给振动变幅杆，变幅杆驱动刀盘运动。并与工件工作台相对运动，满足加工锥齿轮的加工路径要求。
[0043] 特定结构的振动变幅杆的材料采用钛合金。工作频率内材料损耗少，抗疲劳强度高，声阻抗率小，可以承受较大的振动速度和位移振幅。在阶梯形状的变幅杆在截面突变出有很大的应力集中，在细部为接近突变处容易发生因疲劳而断裂的问题，采用高斯曲线及圆弧，锥线过渡。能够降低应力集中值，同时并使的变幅杆的实际谐振频率接近理论值。其详细结构特征如下：第1段为圆锥体，圆锥的锥度为1:20；第2段为圆柱体形状；第3段为圆柱体，并加工了凹槽用于布置一对用于产生轴向振动的压电致动器1及固定压电致动器的卡簧，并保持第3段的圆柱直径约为第2段的1/3；第4段为圆柱体，其长度约为1-2mm，主要是为了尽可能保证轴向振动的传递，若长度过大，则难以第4段与第5段连接处振型振幅最大，从而保证纵向振动的最大效率传递；第5段为圆柱体，直径比第4段稍微增加2-3mm，用于将轴向振动进一步均匀传递给第6段；第6段为圆柱体，其圆柱体上沿着轴向布置了2组凹槽孔，每组凹槽孔的数量为4个，其沿着圆柱面均匀分布，凹槽长度L2与第6段的长度一致，直径与第2段的直径一致，角度为30°，在承受交变力时，部分力将驱动变幅杆做扭转运动，由于第6段的扭转刚度缩小到了第4段的扭转刚度的1/8以下，有助于产生扭转振动，同时轴向刚度也缩小用于产生轴向振动，第6段在变幅杆振动振型的2个节点上，增加圆柱形凹槽，约为0.1-0.5mm,用于安装连接件1；第7段是以高斯曲线为外形的圆柱体变幅刚，主要用于在将轴向振动与弯曲振动达到很高的振动速度，满足在高效的高振动速度要求，使其在一定振动周期内具有更快的振动速度，提高了表面质量，包括表面粗糙度及残余应力等；第8段为圆柱体，主要用于安装工具齿轮。其中安装工具齿轮位置处，为振动变幅杆的振幅最大处。
不同段的连接处均采用最佳的圆弧过渡，圆弧过渡的半径R2由连接处相邻两段横截面的等效直径D，长度L,D2，长度L2及面积系数M，参照及最佳过渡圆弧半径与面积系数M件的关系决定。
[0044] 确定步骤：圆角半径为R2，其大小确定步骤为：
[0045] 第一步：依据 求出M值；
[0046] 第二步：依据 求出A值；
[0047] 第三步，查看阶梯型变幅杆最佳过渡圆弧半径与M之间的关系表，获得β值；
[0048] 第四步，依据R3＝β·D1，求出R3值；
[0049] 其中D1为第8段横截面的等效直径，L1为第8段长度,D2为第7段中间位置的横截面的等效直径，L2为第7段长度，M为面积系数。
[0050] 振动变幅杆在z向(前后方向)布置的一对压电致动器的作用下，产生轴向振动，在刀尖上以y方向体现出来，即切削加工的切屑厚度(切屑厚度)方向。振动变幅杆在受到切削力时，由于切削过程的振动造成了切削厚度变化，导致了切削力的交替变化，振动变幅杆第6段受到切削力后，改变了切削力的传递路径，切削力会造成振动变幅杆的扭转运动，交替改变的切削力造成了振动变幅杆的反复扭转运动，实现了非谐振的扭转振动。轴向及扭转振动均经过第6段，第7段的放大，在刀尖形成更快的y向振动速度与振幅。
[0051] 超声振动会产生超声空化作用，即切削过程中刀具与材料接触处气压的改变，使的切削液能够更加深入的渗透到其接触处，进一步降低工件与刀具接触区域的温度，提高工件表面质量及刀具使用寿命。在z方向上，在一定的拉削加工速度下，以相对较低的z向振动速度进行加工有助于进一步提升在周期内加工与不加工周期的循坏。
