SiO2氣凝膠材料超聲車削技術研究.pdf

1、SiO2氣凝膠材料作為優(yōu)質納米材料，具有高孔隙率、強疏水性、低導熱性能等特點，在許多領域均有廣泛的應用前景。由于SiO2氣凝膠材料結構特殊，屬于典型難加工材料，普通機械加工方法容易使材料出現(xiàn)破損、碎裂、表面毛刺多等現(xiàn)象。目前SiO2氣凝膠零件多采用固化成型技術制造，然而固化成型技術制造成本較高、制備工藝復雜，在一定程度上限制了SiO2氣凝膠材料的應用。因此，本課題針對采用機械加工方法對SiO2氣凝膠零件進行切削加工的問題，引入超聲加工方

2、法，以超聲車削SiO2氣凝膠為研究對象，設計合理的切削方法及裝置，并通過切削力試驗驗證了超聲切削SiO2氣凝膠材料的可行性與優(yōu)越性以及各個切削參數(shù)對切削力影響顯著程度。本課題主要研究內容如下：
　?。?）根據(jù)SiO2氣凝膠材料特點以及超聲振動特性，研究并設計了在施加超聲縱振時刀具垂直進給的切削方法，并根據(jù)這種切削方法設計了配套的切削進給裝置。其次為滿足SiO2氣凝膠材料切削加工方法并使刀具切削刃部更加鋒利，在普通刀具結構基礎上對刀

3、具切削部分結構做出進一步設計。
　　（2）根據(jù)超聲振動原理，設計了超聲車削SiO2氣凝膠材料振動系統(tǒng)，設計包括運用夾心式壓電換能器頻率方程，計算得到具體結構尺寸，再采用機械四端網(wǎng)絡設計帶切削刀具的超聲變幅桿。最后對設計完成的振動系統(tǒng)進行仿真分析，確定刀具承受載荷情況及系統(tǒng)實際工作頻率和振動情況，分析振動系統(tǒng)整體位移分布，在位移節(jié)點處設計固定法蘭。
　?。?）對SiO2氣凝膠材料進行了超聲車削試驗。在施加超聲與不施加超聲兩種切

4、削情況下，進行了單一參數(shù)變化對比試驗，主要研究在切削SiO2氣凝膠材料時，施加超聲切削方式對切削力顯著降低的效果。再利用正交參數(shù)試驗，采用直觀分析與方差分析方法，分別對切削速度、切削深度及進給速度三個切削參數(shù)對切削力變化影響顯著程度進行分析，研究各個參數(shù)值改變時，對切削力變化的貢獻率，并依據(jù)對試驗結果地回歸分析得出切削力經驗公式。最后在施加超聲與不施加超聲兩種情況下，對比SiO2氣凝膠零件已加工表面質量，分析不同切削方法對零件表面質量的