【摘要】：社會的發(fā)展離不開制造業(yè),機(jī)械加工業(yè)作為制造業(yè)的一個關(guān)鍵分支,對社會的發(fā)展起著舉足輕重的作用。隨著科技的飛速發(fā)展,人們對于零部件的精度、材料提出了更高的要求。零部件的精度要求越高,采用傳統(tǒng)的加工方法花費的成本也越高,而采用特殊材料的零部件,采用傳統(tǒng)的加工方法加工效率低、加工精度差,甚至無法加工。在這種環(huán)境下,超聲振動切削應(yīng)運而生。當(dāng)前,日本、德國的超聲橢圓振動車削裝置已經(jīng)推向市場,而國內(nèi)的一維超聲直線振動車削裝置尚沒有推向市場,差距非常大。故本課題的研究有著重要的意義。本文旨在開發(fā)一款經(jīng)過持續(xù)改進(jìn)最終面向市場的一維超聲直線振動車削裝置,具體研究內(nèi)容如下:(1)總結(jié)超聲振動車削相比較普通車削所具有的優(yōu)點,指出研發(fā)一維超聲直線振動車削裝置有著重要的意義。闡述國內(nèi)外在超聲振動切削領(lǐng)域的研究歷程和研究成果,其中重點介紹日本、德國的幾款先進(jìn)超聲振動切削裝置。(2)國內(nèi)在超聲振動車削裝置的研制上有兩點值得改進(jìn),一是刀桿與變幅桿的連接方式,二是利用的振動方式。本文提出刀桿與變幅桿軸向一致的結(jié)構(gòu),并采取新的“復(fù)合振動”,對于復(fù)合振動,從原理、仿真上進(jìn)行論證,并將其與實際車削進(jìn)行結(jié)合,指出在實際振動車削中應(yīng)當(dāng)遵循的規(guī)律。(3)振動車削裝置的核心—超聲振動車削系統(tǒng)包括超聲波發(fā)生器、換能器、裝載車刀片的變幅桿、變幅桿固定套。本文簡述了超聲波發(fā)生器、換能器的原理及選型,特別提及了頻率選擇40kHz的理由,重點介紹了整波長、雙節(jié)點的階梯形圓弧過渡變幅桿的設(shè)計過程,并對變幅桿與車刀片、變幅桿固定套的連接進(jìn)行了專門設(shè)計以保證整體諧振性能。(4)在切削過程中,不同的條件下,需要調(diào)整刀具的幾何角度(前角、主偏角、刃傾角等)。本文設(shè)計了調(diào)整刀具角度的夾持裝置,該夾持裝置將“超聲振動車削系統(tǒng)”與機(jī)床銜接起來。(5)一維超聲直線振動車削裝置經(jīng)設(shè)計、加工、安裝、調(diào)試后,安裝在車床上,通過改變前角、主偏角、切削速度、進(jìn)給速度、切削深度等參數(shù),對比切削后的外觀形態(tài)、粗糙度、切削力等,總結(jié)出提高超聲振動切削表面質(zhì)量的方法,并與“復(fù)合振動”提出的規(guī)律進(jìn)行比較。
【圖文】：

太原理工大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文聲三維振動系統(tǒng)，刀尖的運動軌跡在刀具的法平面和已加工平面上的投影均為圓，三維振動的實質(zhì)還是二維橢圓振動，只不過是正交橢圓振動和斜角橢圓振的合成，所以具備了兩種橢圓振動的優(yōu)點，其原理如圖 1-1 所示[13]。Shamoto 建立相應(yīng)的剪切模型，，并通過實驗發(fā)現(xiàn)當(dāng)橢圓擺角 θ=80°，可以得到比正交圓振動更優(yōu)異的切削性能。

（1）分解振動原理圖 （2）超聲 3D 振動原理圖圖 1-1 超聲 3D 振動切削原理圖[13]Fig.1-1 Schematic of Ultrasonic 3D Vibration Cutting日本的 TAGA 電氣株式會社開發(fā)了一系列超聲振動切削裝置，包括一維動切削裝置、橢圓振動切削裝置、用于鉆削和銑削的超聲振動刀柄，在工業(yè)上得了很好的效果。如圖 1-2（a）所示是一款超聲橢圓振動車削裝置，頻率為 40kH采用單點金剛石車刀，圖 1-2（b）為超聲橢圓振動刀柄。
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG51;TG663

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2588575