可更換刀具超聲波切割主軸的研制.pdf

1、NOMEX蜂窩材料作為一種優(yōu)異的復合材料，在航天航空、汽車以及建筑等領域的應用越來越廣泛。傳統(tǒng)的高速銑削加工效率低，工件表面質量差，加工粉塵多，環(huán)境和人生安全都得不到保障。如何提高蜂窩材料的加工效率，改善加工環(huán)境；如何滿足零件的復雜化和巨型化發(fā)展趨勢的加工要求，一直困擾著各大制造商。
　　針對以上問題，將超聲波切割技術引入到NOMEX蜂窩材料加工領域，研制出適用于加工NOMEX蜂窩材料所使用的超聲波切割主軸，主要內容分為以下七個部

2、分：
　　第一章，介紹了NOMEX蜂窩材料的結構特點和性能，國內外的研究現(xiàn)狀以及超聲波切割技術等三方面的內容。
　　第二章，從分析現(xiàn)有的超聲波切割主軸結構特點出發(fā)，結合超聲切割的基本原理，研制了一套新型的可自動更換刀具的超聲波切割主軸，并在此基礎上設計了兩套適用于不同場合的刀具自動更換裝置。
　　第三章，分析數(shù)控機床五軸聯(lián)動技術的工作原理和特性，將超聲波切割主軸與A/C軸雙擺角銑刀頭組合起來，實現(xiàn)超聲波切割主軸的多軸擺

3、動，滿足零件復雜化發(fā)展趨勢的要求。
　　第四章，根據(jù)超聲加工的基本原理和超聲波切割技術的特點，對新型的超聲波切割主軸的核心部件超聲波聲學系統(tǒng)進行了設計：運用夾芯式壓電換能器的頻率方程，分析計算出了工作頻率20kHz的夾芯式壓電換能器的結構尺寸；結合解析法和四端網(wǎng)絡法分析計算出了工作頻率20kHz的圓錐過渡段階梯形復合變幅桿的外形尺寸；結合NOMEX蜂窩材料結構特性，設計了兩款適用于不同工況的切割刀具。
　　第五章，借助于有限

4、元分析軟件ANSYS Workbench，分析了兩套不同的超聲波聲學系統(tǒng)的變形和模態(tài)性能，為超聲波切割主軸的理論研究以及產品開發(fā)提供理論依據(jù)。
　　第六章，利用激光位移傳感器對刀具振幅進行了測量，實驗結果表明，刀具在超聲振動作用下最大振幅為0.035mm，且分布在刀具最外沿；利用紅外線溫度測量儀對超聲波切割主軸在工作過程中的溫度進行了測量，實驗結果表明，超聲波切割主軸工作過程中溫度變化穩(wěn)定，沒有明顯升溫趨勢；利用超聲波切割主軸進行