超聲振動(dòng)輔助銑削機(jī)理及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、銑削是最常用的金屬材料加工方法之一。銑削以斷續(xù)切削為基礎(chǔ)，而且對(duì)振動(dòng)非常敏感。在利用微徑銑刀進(jìn)行端銑時(shí)，與加工相關(guān)的振動(dòng)問題非常嚴(yán)重。小尺寸刀具在加工過程中更容易產(chǎn)生變形而導(dǎo)致加工過程不穩(wěn)定。微徑端銑刀的過度偏轉(zhuǎn)會(huì)導(dǎo)致公差過大和表面粗糙度升高。振動(dòng)輔助切削是在傳統(tǒng)切削中刀具與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)基礎(chǔ)上，將外激周期振動(dòng)加到兩者上，以獲得更好的切削性能的加工方法。振動(dòng)輔助切削的基本特點(diǎn)是能夠使刀具切削刃與工件周期性的分離。
　　 將超聲振

2、動(dòng)和傳統(tǒng)的銑削加工進(jìn)行復(fù)合，通過合理的選擇加工參數(shù)，使兩者互為有利條件，可以提高材料去除率，提高加工精度，減小切屑變形量。該復(fù)合加工技術(shù)可應(yīng)用于各種難加工材料的加工，具有重要的理論意義和廣泛的實(shí)用價(jià)值。
　　 本文對(duì)超聲振動(dòng)輔助銑削技術(shù)進(jìn)行了機(jī)理研究和實(shí)驗(yàn)分析，確定了超聲振動(dòng)輔助銑削時(shí)，端銑能實(shí)現(xiàn)刀刃與工件周期性分離的必要條件。主要包括如下的內(nèi)容：
　　 對(duì)超聲振動(dòng)輔助切削加工技術(shù)進(jìn)行了研究。理論分析了在直角自由振動(dòng)刨削

3、中加入沿進(jìn)給方向的振動(dòng)，得出在切削過程中刀具與工件能否產(chǎn)生周期分離的條件之一：臨界切削速度(critical cutting speed)。指出臨界切削速度僅與振動(dòng)的頻率和振幅相關(guān)。能夠產(chǎn)生振動(dòng)切削的必要條件之一是切削速度小于臨界切削速度。同時(shí)，對(duì)高速切削和振動(dòng)切削的機(jī)理進(jìn)行了對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)振動(dòng)切削的本質(zhì)類似于高速切削，都能夠增大剪切角并減少積屑瘤的產(chǎn)生。
　　 對(duì)超聲振動(dòng)工作臺(tái)進(jìn)行分析，并針對(duì)本文的研究?jī)?nèi)容，采用超聲振動(dòng)振子，

4、合理設(shè)計(jì)夾具結(jié)構(gòu)，保證了后續(xù)實(shí)驗(yàn)工作的順利進(jìn)行。
　　 對(duì)超聲振動(dòng)輔助銑削的刀刃運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行了理論分析，運(yùn)用MATLAB對(duì)刀刃的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行了仿真。通過在不同參數(shù)下進(jìn)行的仿真運(yùn)算與理論分析，得出了在超聲振動(dòng)端銑中，能夠使刀具切削刃與工件周期性分離的必要條件：超聲振動(dòng)振幅要大于每齒進(jìn)給量的1/2；在一個(gè)切削周期內(nèi)，不能出現(xiàn)超聲振動(dòng)波長(zhǎng)的整數(shù)倍。
　　 使用設(shè)計(jì)開發(fā)的超聲振動(dòng)工作臺(tái)，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室已有設(shè)備進(jìn)行了超聲振動(dòng)輔助銑削實(shí)