超聲波振動輔助車削加工機(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)在對提高產(chǎn)品質(zhì)量，保障生產(chǎn)安全和設(shè)備安全運行，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)等各個領(lǐng)域。本文首先研究了超聲振動機(jī)理。定義了凈切削比(超聲振動車削一個振動周期中，實際切削時間與

2、振動周期的比值)，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模擬了振動切削過程，研究了超聲振動切削溫度場分布及切削熱變化規(guī)律；仿真結(jié)果表明，在一次振動周期內(nèi)，刀屑分離過程中的快速散熱是振動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輔助車削加工系統(tǒng)。通過調(diào)研比較，對發(fā)生器、換能器和調(diào)幅器進(jìn)行了選型；依靠理論計算出刀桿尺寸，用ANSY

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