超声椭圆振动切削装置应用研究综述

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作者 刘志鹏 付秀丽 +3 位作者 蒋振峰 梁新宇 潘延安 潘永智 《制造技术与机床》 北大核心 2025年第4期87-95,共9页

超声椭圆振动切削(ultrasonic elliptical vibration cutting,UEVC)技术可以获得低表面粗糙度和不同形状的织构,为了满足不同加工需求已经设计并制造了多种类型的UEVC装置。按照激励方式不同对UEVC装置进行分类分析,归纳了谐振型与非谐... 超声椭圆振动切削(ultrasonic elliptical vibration cutting,UEVC)技术可以获得低表面粗糙度和不同形状的织构,为了满足不同加工需求已经设计并制造了多种类型的UEVC装置。按照激励方式不同对UEVC装置进行分类分析,归纳了谐振型与非谐振型UEVC装置椭圆轨迹产生原理,明确各类UEVC装置适用领域,并对UEVC装置进行总结和展望,为后续装置设计与优化提供方向。 展开更多

关键词 超声椭圆振动切削装置 变幅杆 精密加工 模态转化 激励方式

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超声椭圆振动切削难加工材料的研究进展 被引量：1

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作者 孙玉涵 张艺嘉 +2 位作者 杨延朝 蒋振峰 付秀丽 《制造技术与机床》 北大核心 2024年第1期100-107,共8页

超声椭圆振动切削具有断续切削特性的切削优势,已成为国内外研究及应用的热点,尤其适用于脆性材料、复合材料等难加工材料的高性能制造加工领域。目前该技术的机理及对难加工材料的适配工艺方面仍不成熟,需要进一步地探索和实践。通过... 超声椭圆振动切削具有断续切削特性的切削优势,已成为国内外研究及应用的热点,尤其适用于脆性材料、复合材料等难加工材料的高性能制造加工领域。目前该技术的机理及对难加工材料的适配工艺方面仍不成熟,需要进一步地探索和实践。通过超声椭圆振动切削机理、特性以及对加工表面质量影响因素的分析,阐明了其在加工中低切削温度、低切削力、低损伤、高尺寸精度以及良好表面完整性的独特优势,综述了在塑性材料、脆性材料、复合材料等难加工材料领域的应用,为后续研究超声椭圆振动切削技术提供了参考。 展开更多

关键词 难加工材料 超声椭圆振动切削 加工表面质量

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超声椭圆振动切削技术及装置应用研究现状及进展 被引量：3

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作者 姜帅 付秀丽 +2 位作者 王振达 潘永智 蒋振峰 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期10-22,共13页

首先,阐述了超声椭圆振动切削技术、原理及其装置特点,着重论述了装置各构成部分的特点及其主要应用类型与材料。其次,分析了国内外学者在双激励、单激励方式下实现纵弯、纵扭、双弯曲和弯扭等复合超声振动装置结构设计及其优化方面的... 首先,阐述了超声椭圆振动切削技术、原理及其装置特点,着重论述了装置各构成部分的特点及其主要应用类型与材料。其次,分析了国内外学者在双激励、单激励方式下实现纵弯、纵扭、双弯曲和弯扭等复合超声振动装置结构设计及其优化方面的研究成果与进展,并且比较了超声椭圆振动切削与传统加工在加工性能、工件表面质量和加工精度等方面的加工优势与适用范围,以及不同超声振动装置在各切削加工中所能获得的加工效果。最后,对超声椭圆振动切削装置的发展趋势进行了总结和展望,指出该装置发展将朝着结合能场的方向发展。 展开更多

关键词 超声椭圆振动切削 超声椭圆振动切削装置 加工性能 复合超声振动 双激励 单激励

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钨合金超声椭圆振动切削表面完整性研究 被引量：9

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作者 康仁科 宋鑫 +3 位作者 董志刚 潘延安 张园 鲍岩 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第11期321-328,共8页

目的研究钨合金超声椭圆振动切削表面完整性的变化规律,为实现钨合金高表面完整性加工提供理论基础。方法设计单因素试验,采用单晶金刚石刀具开展钨合金超声椭圆振动切削试验,并与普通切削进行对比,研究不同切削深度下超声椭圆振动对工... 目的研究钨合金超声椭圆振动切削表面完整性的变化规律,为实现钨合金高表面完整性加工提供理论基础。方法设计单因素试验,采用单晶金刚石刀具开展钨合金超声椭圆振动切削试验,并与普通切削进行对比,研究不同切削深度下超声椭圆振动对工件表面形貌、表面粗糙度、微观组织、位错密度、显微硬度以及表面残余应力的影响。结果普通切削或超声椭圆振动切削后,工件表面的位错密度、显微硬度以及残余应力均随着切削深度的增加而增大,且亚表面的晶粒都发生了一定程度的塑性变形,并出现了晶粒细化。与普通切削相比,超声椭圆振动切削可以有效抑制加工过程中鳞刺和犁沟的产生,改善表面粗糙度;工件表面会产生更高的硬化程度、残余压应力和位错密度,位错密度的量级在10^(8) mm^(–2);亚表面的变质层厚度更小。结论相比于普通切削,超声椭圆振动切削可以降低表面粗糙度,增大表面残余压应力,提高工件表面完整性。 展开更多

关键词 钨合金 超声椭圆振动切削 表面完整性 表面粗糙度 微观组织 显微硬度 残余应力

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超声椭圆振动切削钛合金切削力特性研究 被引量：18

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作者 童景琳 卫官 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2019年第9期208-215,共8页

利用超声椭圆振动切削(UEVC)对TC4钛合金切削力特性进行了研究。基于ABAQUS力-热耦合模型分析了超声椭圆振动切削钛合金的瞬态切削过程,模拟在不同切深和切削速度下的瞬态切削情况,提取和对比普通切削(CC)和超声椭圆振动切削的主切削力... 利用超声椭圆振动切削(UEVC)对TC4钛合金切削力特性进行了研究。基于ABAQUS力-热耦合模型分析了超声椭圆振动切削钛合金的瞬态切削过程,模拟在不同切深和切削速度下的瞬态切削情况,提取和对比普通切削(CC)和超声椭圆振动切削的主切削力,进而进行数据处理,分析两者主切削力对比情况和平均主切削力之差的变化。研究分析表明:在椭圆振动切削下,切削力减小比率随着切深的增加而减小,随着切削速度的增大而增大。最后进行试验验证,实验结论与仿真结果一致。对超声振动切削难加工材料钛合金时切削用量的选择提供了参考。 展开更多

关键词 超声椭圆振动切削 钛合金力-热耦合 切削力 切削用量 降低比率

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超声椭圆振动切削硬质合金脆性-延性转变临界条件研究 被引量：1

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作者 段鹏 焦锋 +2 位作者 赵波 李杰 牛赢 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2017年第7期1073-1078,共6页

为了实现硬质合金的高效延性加工,联系硬脆材料表面生成裂纹的临界载荷与超声椭圆振动切削硬质合金的主切削力,建立超声椭圆振动切削硬质合金脆性-延性转变的临界切削深度模型,研究切削速度、刀具圆弧半径、椭圆振动频率、振幅、硬质合... 为了实现硬质合金的高效延性加工,联系硬脆材料表面生成裂纹的临界载荷与超声椭圆振动切削硬质合金的主切削力,建立超声椭圆振动切削硬质合金脆性-延性转变的临界切削深度模型,研究切削速度、刀具圆弧半径、椭圆振动频率、振幅、硬质合金的硬度、断裂韧性与临界切削深度的关系;通过仿切削刻划试验,验证了切削速度与硬质合金的硬度、断裂韧性对临界切削深度的影响规律;对比普通切削,超声椭圆振动切削有利于提高硬质合金的临界切削深度,在改善加工表面质量及精度的前提下,提高了加工效率。 展开更多

关键词 硬质合金 脆性-延性转变 临界切削深度 超声椭圆振动切削

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基于有限元分析的超声椭圆振动切削装置设计

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作者 余德平 张敏 +3 位作者 黄玮海 刘金光 姚进 陈东生 《工程科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期170-176,共7页

超声椭圆振动切削技术(ultrasonic elliptical vibration cutting,UEVC)是近年来发展起来的一种超精密加工技术,其加工装置的结构设计是当前研究的难点之一。通过分析现有的超声椭圆振动切削装置,设计了一种基于圆弧型柔性铰链结构的超... 超声椭圆振动切削技术(ultrasonic elliptical vibration cutting,UEVC)是近年来发展起来的一种超精密加工技术,其加工装置的结构设计是当前研究的难点之一。通过分析现有的超声椭圆振动切削装置,设计了一种基于圆弧型柔性铰链结构的超声椭圆振动装置,利用有限元分析工具对该装置进行模态分析,找出了影响其谐振频率的关键结构参数并用全局优化模块优化参数,使装置的某一阶纵振和弯振模态的谐振频率一致,同时,对该装置进行了多场耦合分析以预测不同相位下的刀尖运动轨迹。仿真分析表明,后盖板长度的变化会引起纵振和弯振模态谐振频率的显著改变,而底座厚度的变化对纵振和弯振模态的谐振频率几乎都没有影响,顶端长度的变化仅对弯振模态的谐振频率有一定程度的影响。基于上述仿真分析及优化,制造出UEVC装置的样机并测量其谐振频率和振动特性,测量结果显示该装置的谐振频率测量值与仿真结果吻合较好,所开发的装置能在谐振状态下输出椭圆轨迹,同时,可通过调节施加电压的幅值和相位使得刀尖输出不同的椭圆轨迹,能用于脆性材料微结构曲面的加工。此外,对该超声椭圆振动切削装置施加频率与装置谐振频率一致的交流电时,其纵振和弯振的振幅将随电压幅值的增加而线性增大,其中弯振振幅对电压幅值的变化更为敏感。 展开更多

关键词 超声椭圆振动切削 有限元分析 柔性铰链 谐振频率

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振动参数对超声椭圆振动切削的影响 被引量：1

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作者 李志 邵华 《工具技术》 2011年第9期15-19,共5页

基于超声振动切削原理和金属切削原理,利用有限元软件MSC/MARC建立了二维热力耦合正交切削有限元模型,对超声椭圆振动切削45钢的切削机理进行了研究,得到了切削温度及切削力的瞬时变化规律。

关键词 超声椭圆振动切削 有限元 切削温度 切削力

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超声椭圆振动切削轨迹变化对表面形貌的影响 被引量：2

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作者 江禹安 皮钧 +2 位作者 杨光 姜涛 沈志煌 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期2170-2176,共7页

通过改变刀尖振幅和相位差,研究超声椭圆振动切削过程中刀尖轨迹变化的运动特性。分析椭圆振动切削轨迹形状和轨迹偏转变化对加工表面形貌的影响,建立椭圆振动切削轨迹变化切削方向残余高度模型;利用研制的导波传输超声椭圆振动切削装置... 通过改变刀尖振幅和相位差,研究超声椭圆振动切削过程中刀尖轨迹变化的运动特性。分析椭圆振动切削轨迹形状和轨迹偏转变化对加工表面形貌的影响,建立椭圆振动切削轨迹变化切削方向残余高度模型;利用研制的导波传输超声椭圆振动切削装置,改变相位差实现椭圆振动切削轨迹精准控制,分析对其加工表面质量的影响。实验结果表明:椭圆振动切削轨迹变化同时引起的切削方向残余高度和刀具动态角变化是影响加工表面质量的重要因素;在超声椭圆振动切削加工中存在一个相位差值,对抑制毛刺和崩边、提高加工表面质量具有最佳的效果。 展开更多

关键词 超声椭圆振动切削 轨迹变化 相位差 表面形貌

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TC4钛合金超声波椭圆振动切削仿真研究 被引量：10

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作者 何俊 夏斌 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2013年第11期17-19,共3页

运用ABAQUS软件建立了TC4钛合金热应力耦合二维超声椭圆振动切削模型,并进行了超声波椭圆振动稳态切削的有限元仿真,得到了椭圆振动切屑形状和切削力、切削温度的变化曲线,并且与普通振动切削进行了对比分析,结果表明了椭圆振动切削的... 运用ABAQUS软件建立了TC4钛合金热应力耦合二维超声椭圆振动切削模型,并进行了超声波椭圆振动稳态切削的有限元仿真,得到了椭圆振动切屑形状和切削力、切削温度的变化曲线,并且与普通振动切削进行了对比分析,结果表明了椭圆振动切削的切屑变形系数、切削力更低,切削温度略有升高,从而说明超声椭圆振动切削可以进一步改善切削条件,有利于实现TC4钛合金高精度加工。 展开更多

关键词 TC4钛合金 超声椭圆振动切削 有限元仿真

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钛合金超声椭圆振动铣削参数对切削力的影响 被引量：8

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作者 张明亮 姜兴刚 +2 位作者 刘佳佳 韩雄 张德远 《电加工与模具》 2017年第6期39-41,共3页

钛合金航空薄壁结构件在铣削过程中受力形式复杂,切削力较大。超声椭圆振动切削的特点是切削刀具的刀尖按椭圆轨迹运动,进行高频间歇性切削,有助于降低切削力。铣削时改变切削参数将对切削力产生不同影响。采用自行研制的螺纹式椭圆激... 钛合金航空薄壁结构件在铣削过程中受力形式复杂,切削力较大。超声椭圆振动切削的特点是切削刀具的刀尖按椭圆轨迹运动,进行高频间歇性切削,有助于降低切削力。铣削时改变切削参数将对切削力产生不同影响。采用自行研制的螺纹式椭圆激励式超声振动铣削刀柄装置,针对钛合金薄壁件进行实验,结果表明:相较于普通铣削,随着每齿进给量的增大,超声椭圆振动铣削均可减小钛合金薄壁件在铣削加工过程中的切削力,降幅可达35%以上。 展开更多

关键词 钛合金薄壁件 超声椭圆振动切削 铣削 切削参数 切削力

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超声波椭圆振动切削加工系统稳定性研究 被引量：1

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作者 张华 张飞飞 +6 位作者 卢博 詹海鹏 史永刚 强薇 张鹏 马杰 马春翔 《火箭推进》 CAS 2016年第3期81-85,92,共6页

切削加工系统的稳定性是影响零件加工质量的重要因素之一。通过建立超声波椭圆振动切削系统动力学模型,对超声波椭圆振动切削系统稳定性进行了分析,从理论上预测出超声波椭圆振动切削的稳定极限,并对其进行Matlab仿真,得出稳定极限图。... 切削加工系统的稳定性是影响零件加工质量的重要因素之一。通过建立超声波椭圆振动切削系统动力学模型,对超声波椭圆振动切削系统稳定性进行了分析,从理论上预测出超声波椭圆振动切削的稳定极限,并对其进行Matlab仿真,得出稳定极限图。最后介绍了高温合金材料弱刚度零件加工试验情况,证实了与普通加工系统相比,超声波椭圆振动切削加工系统处于分离状态时具有更高的加工稳定性,可以提高弱刚度零件的加工质量。 展开更多

关键词 超声波椭圆振动切削 系统稳定性 MATLAB仿真 加工质量

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钛合金椭圆超声振动辅助切削表面质量仿真研究 被引量：8

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作者 陈德雄 井绪芹 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2022年第15期87-94,共8页

椭圆超声振动辅助切削(EVAM)技术是提高难加工材料加工质量一种有效的加工方法。建立超声振动有限元模型研究超声振动参数(频率和振幅)对Ti6Al4V加工残余应力和表面形貌的影响规律。有限元分析结果表明,超声振动切削可以增大工件的最大... 椭圆超声振动辅助切削(EVAM)技术是提高难加工材料加工质量一种有效的加工方法。建立超声振动有限元模型研究超声振动参数(频率和振幅)对Ti6Al4V加工残余应力和表面形貌的影响规律。有限元分析结果表明,超声振动切削可以增大工件的最大残余压应力分布深度,但会恶化工件表面形貌完整性。Y方向振动对工件表面的脉冲冲击载荷有利于增大工件的残余压应力场。工件表面形貌完整性随着振动频率和X方向振幅增大逐渐改善,随Y方向振幅增大逐渐恶化。提高振动频率和振幅均有利于工件表面残余压应力的形成,从而有利于提高工件的加工质量。 展开更多

关键词 钛合金 椭圆超声振动辅助切削(EVAM) 表面质量 残余应力 表面形貌

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钛合金腹板高速超声椭圆振动铣削力研究 被引量：2

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作者 张明亮 张德远 +2 位作者 高泽 杨文远 耿大喜 《电加工与模具》 2020年第1期60-64,共5页

高速超声椭圆振动切削是使切削刀具刀尖附加椭圆振动进行的超声频断续切削,突破了超声振动加工对临界速度的限制。采用自行研制的螺纹式椭圆激励式超声振动铣削刀柄装置对钛合金腹板进行铣削试验,结果表明:随着高速超声椭圆振动切削的... 高速超声椭圆振动切削是使切削刀具刀尖附加椭圆振动进行的超声频断续切削,突破了超声振动加工对临界速度的限制。采用自行研制的螺纹式椭圆激励式超声振动铣削刀柄装置对钛合金腹板进行铣削试验,结果表明:随着高速超声椭圆振动切削的速度增大,切削力增幅明显,且相比于普通铣削所受到的切削力约少20%。 展开更多

关键词 钛合金腹板 高速超声椭圆振动切削 铣削 切削力 切削速度

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激光超声复合加工硬质合金的切削力理论与试验 被引量：5

15

作者 段鹏 焦锋 +1 位作者 赵波 牛赢 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2017年第11期9-14,35,共7页

为了实现硬质合金的延性域加工,研究激光加热与超声椭圆振动复合切削条件下,使用CBN(立方氮化硼)刀具对硬质合金进行精密加工的切削特性。分析硬质合金在普通切削、超声椭圆振动切削与激光超声复合切削三种切削方式下的切削力变化特征,... 为了实现硬质合金的延性域加工,研究激光加热与超声椭圆振动复合切削条件下,使用CBN(立方氮化硼)刀具对硬质合金进行精密加工的切削特性。分析硬质合金在普通切削、超声椭圆振动切削与激光超声复合切削三种切削方式下的切削力变化特征,建立激光超声复合切削的切削力理论模型,采用超精密车床与YAG激光器、自主研发的超声振动装置等辅助设备,试验研究激光超声复合精密加工硬质合金的切削特性。通过一系列的对比试验,分析切削参数,如切削速度、切削厚度对切削力的影响规律。理论模型与试验结果表明,由于硬质合金的软化和断续切削,使得激光超声复合辅助加工显著地降低了切削力,硬质合金的切削加工性能得到显著改善,通过工艺参数的优化,可以实现硬质合金的精密加工。 展开更多

关键词 硬质合金 CBN刀具 切削力 激光超声椭圆振动复合切削

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导套式椭圆超声镗削模拟实验研究 被引量：2

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作者 张成茂 张德远 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第4期465-470,共6页

椭圆超声振动切削技术的研究绝大多数针对非导套结构装置,针对导套结构对椭圆超声振动切削装置进行了研究。在分析椭圆超声振动切削机理的基础上,通过切削实验发现采用导套结构镗削装置椭圆超声振动切削仍然具有降低切削力、提高加工精... 椭圆超声振动切削技术的研究绝大多数针对非导套结构装置,针对导套结构对椭圆超声振动切削装置进行了研究。在分析椭圆超声振动切削机理的基础上,通过切削实验发现采用导套结构镗削装置椭圆超声振动切削仍然具有降低切削力、提高加工精度等优势。在相同实际背吃刀量时,吃刀抗力椭圆超声振动切削降为普通切削的19.6%.主切削力椭圆超声振动切削降为普通切削的31%.在理论背吃刀量0.050 mm时,椭圆超声振动切削实际背吃刀量接近理论背吃刀量,实际背吃刀量0.045 mm;普通切削实际背吃刀量和理论背吃刀量相差较大,实际背吃刀量0.032 mm. 展开更多

关键词 机械制造工艺与设备 导套式 椭圆超声振动切削 切削力 加工精度

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超声加工技术研究进展 被引量：15

17

作者 冯真鹏 肖强 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期161-172,共12页

超声加工技术依靠瞬时高频振动撞击对工件断续加工,具有极强切削能力的同时,具有较小的宏观切削力,主要用于硬脆材料的精密加工,能提高加工精度和表面质量。首先,阐明了超声加工技术的基本原理及其基本应用范围。其次,综述了超声辅助切... 超声加工技术依靠瞬时高频振动撞击对工件断续加工,具有极强切削能力的同时,具有较小的宏观切削力,主要用于硬脆材料的精密加工,能提高加工精度和表面质量。首先,阐明了超声加工技术的基本原理及其基本应用范围。其次,综述了超声辅助切削加工技术的研究进展,着重论述了超声辅助铣削净切削时间模型的建立以及模型正确性验证,总结了加工参数对刀具运动轨迹、工件表面质量的影响,阐明了椭圆振动切削能有效抑制切削颤振带来不利影响的原因;探讨了超声辅助磨削技术在加工非金属和金属材料时,对表面质量以及工件表面温度分布的影响;综述了超声辅助钻削技术的切削力和进给速度与普通钻削参数的比较。再者,介绍了超声波加工技术的新发展方向,包括三维椭圆超声振动切削技术、超声ELID复合磨削技术、超声EDM复合加工技术、超声辅助抛光的工作原理及最新研究趋势和能实现的试验效果。最后,总结了目前对超声加工技术及超声辅助或复合技术的研究。 展开更多

关键词 超声加工 超声辅助切削加工 三维椭圆超声振动切削 超声ELID复合加工 超声电火花复合加工

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