最近，期刊《Mechanical Systems and Signal Processing》发表了题为“Design and experimental verification of high frequency elliptical vibration cutting system”的论文。张建国教授为论文第一作者，许剑锋教授为论文通讯作者。

模具钢因其优异的机械性能和化学稳定性，被广泛应用于光学模具的精密制造。然而，在超精密金刚石切削过程中，模具钢容易与金刚石刀具发生化学反应，导致刀具磨损严重。超声椭圆振动切削是一种先进的超精密加工技术，在每个振动轨迹内刀具与工件周期性接触-分离的过程中引入切削液和空气的润滑，能够降低切削热和切削温度，抑制刀具化学磨损，有效延长刀具寿命。然而，超声椭圆振动技术的工作频率是制约加工效率的主要因素。本研究设计了一种新型高频超声椭圆振动切削系统，以提高加工效率。首先，基于连续质点一维纵向振动理论、圆柱棒弯曲振动理论和有限元仿真优化分析，得出了最优结构参数。随后的性能测试表明，系统的实际工作频率为 110 kHz，弯曲和纵向振动振幅为 2.5-1 μmp-p。此外，实验结果表明，系统能够在模具钢上成功加工出 Sa 3.9 nm 的镜面，且近乎没有刀具磨损。最后，在模具钢上加工的正弦网格功能表面微结构，其性能测试验证了高频超声椭圆振动切削系统在模具钢上切削功能表面微结构的稳定性和可行性。

高频椭圆振动切削系统设计与实验验证

本研究得到了国家重点研发计划（2023YFB3407200）、国家自然科学基金（52375430,52225506,52188102）和华中科技大学学术前沿青年团队（2019QYTD12）的资助。

论文信息：Jianguo Zhang, Cheng Hu, Dongxu Wu, Shanyi Ma, Yunxiang Zheng, Yujiang Lu, Junfeng Xiao, Jianfeng Xu. Design and experimental verification of high frequency elliptical vibration cutting system. Mechanical Systems and Signal Processing (2025) 229, 112526.

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.ymssp.2025.112526