超聲波振動(dòng)輔助車削加工機(jī)理分析.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，精密和超精密加工技術(shù)占有越來越重要的地位，對(duì)于一些特殊材料和復(fù)雜形狀的工件，很難采用傳統(tǒng)的加工方法，使得特種加工技術(shù)獲得了很大的發(fā)展，其中發(fā)展尤為迅速的是超聲加工技術(shù)。超聲技術(shù)在對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量，保障生產(chǎn)安全和設(shè)備安全運(yùn)行，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率等方面具有很大幫助。如今它已經(jīng)滲透到國防建設(shè)、國民經(jīng)濟(jì)、人民生活和科學(xué)技術(shù)等各個(gè)領(lǐng)域。本文首先研究了超聲振動(dòng)機(jī)理。定義了凈切削比(超聲振動(dòng)車削一個(gè)振動(dòng)周期中，實(shí)際切削時(shí)間與

2、振動(dòng)周期的比值)，研究了凈切削比與切削力的關(guān)系。研究表明，切削相同材料時(shí)切削力的大小是由凈切削比決定的；降低切削力，首先要降低凈切削比。通過有限元軟件MARC模擬了振動(dòng)切削過程，研究了超聲振動(dòng)切削溫度場(chǎng)分布及切削熱變化規(guī)律；仿真結(jié)果表明，在一次振動(dòng)周期內(nèi)，刀屑分離過程中的快速散熱是振動(dòng)車削過程中切削溫度降低的主要原因。本文建立了超聲振動(dòng)輔助車削加工系統(tǒng)。通過調(diào)研比較，對(duì)發(fā)生器、換能器和調(diào)幅器進(jìn)行了選型；依靠理論計(jì)算出刀桿尺寸，用ANSY

3、S有限元軟件進(jìn)行了模態(tài)分析，確定了刀桿的振動(dòng)特性，即刀桿的固有頻率及振型，修正了理論計(jì)算尺寸，設(shè)計(jì)了整波長超聲振動(dòng)車刀；為實(shí)現(xiàn)在普通車床上切向振動(dòng)車削，設(shè)計(jì)了刀架及一些零部件，建立了超聲振動(dòng)切削系統(tǒng)。本文進(jìn)行了超聲振動(dòng)輔助車削試驗(yàn)。驗(yàn)證了振幅、切削速度與切削力的關(guān)系，驗(yàn)證了切削熱分布的規(guī)律；并對(duì)超聲波振動(dòng)切削45號(hào)鋼的切削參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化分析；對(duì)比了超聲振動(dòng)車削與普通車削的功率、表面粗糙度、切削力等；試驗(yàn)結(jié)果表明，振動(dòng)車削可以降低切削力，