【摘要】：社會(huì)的發(fā)展離不開(kāi)制造業(yè),機(jī)械加工業(yè)作為制造業(yè)的一個(gè)關(guān)鍵分支,對(duì)社會(huì)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(duì)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(fèi)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(wú)法加工。在這種環(huán)境下,超聲振動(dòng)切削應(yīng)運(yùn)而生。當(dāng)前,日本、德國(guó)的超聲橢圓振動(dòng)車(chē)削裝置已經(jīng)推向市場(chǎng),而國(guó)內(nèi)的一維超聲直線(xiàn)振動(dòng)車(chē)削裝置尚沒(méi)有推向市場(chǎng),差距非常大。故本課題的研究有著重要的意義。本文旨在開(kāi)發(fā)一款經(jīng)過(guò)持續(xù)改進(jìn)最終面向市場(chǎng)的一維超聲直線(xiàn)振動(dòng)車(chē)削裝置,具體研究?jī)?nèi)容如下:(1)總結(jié)超聲振動(dòng)車(chē)削相比較普通車(chē)削所具有的優(yōu)點(diǎn),指出研發(fā)一維超聲直線(xiàn)振動(dòng)車(chē)削裝置有著重要的意義。闡述國(guó)內(nèi)外在超聲振動(dòng)切削領(lǐng)域的研究歷程和研究成果,其中重點(diǎn)介紹日本、德國(guó)的幾款先進(jìn)超聲振動(dòng)切削裝置。(2)國(guó)內(nèi)在超聲振動(dòng)車(chē)削裝置的研制上有兩點(diǎn)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(dòng)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(dòng)”,對(duì)于復(fù)合振動(dòng),從原理、仿真上進(jìn)行論證,并將其與實(shí)際車(chē)削進(jìn)行結(jié)合,指出在實(shí)際振動(dòng)車(chē)削中應(yīng)當(dāng)遵循的規(guī)律。(3)振動(dòng)車(chē)削裝置的核心—超聲振動(dòng)車(chē)削系統(tǒng)包括超聲波發(fā)生器、換能器、裝載車(chē)刀片的變幅桿、變幅桿固定套。本文簡(jiǎn)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(diǎn)介紹了整波長(zhǎng)、雙節(jié)點(diǎn)的階梯形圓弧過(guò)渡變幅桿的設(shè)計(jì)過(guò)程,并對(duì)變幅桿與車(chē)刀片、變幅桿固定套的連接進(jìn)行了專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)以保證整體諧振性能。(4)在切削過(guò)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(jì)了調(diào)整刀具角度的夾持裝置,該夾持裝置將“超聲振動(dòng)車(chē)削系統(tǒng)”與機(jī)床銜接起來(lái)。(5)一維超聲直線(xiàn)振動(dòng)車(chē)削裝置經(jīng)設(shè)計(jì)、加工、安裝、調(diào)試后,安裝在車(chē)床上,通過(guò)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(duì)比切削后的外觀(guān)形態(tài)、粗糙度、切削力等,總結(jié)出提高超聲振動(dòng)切削表面質(zhì)量的方法,并與“復(fù)合振動(dòng)”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(dòng)系統(tǒng)，刀尖的運(yùn)動(dòng)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(dòng)的實(shí)質(zhì)還是二維橢圓振動(dòng)，只不過(guò)是正交橢圓振動(dòng)和斜角橢圓振的合成，所以具備了兩種橢圓振動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，其原理如圖 1-1 所示[13]。Shamoto 建立相應(yīng)的剪切模型，，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)當(dāng)橢圓擺角 θ=80°，可以得到比正交圓振動(dòng)更優(yōu)異的切削性能。

（1）分解振動(dòng)原理圖 （2）超聲 3D 振動(dòng)原理圖圖 1-1 超聲 3D 振動(dòng)切削原理圖[13]Fig.1-1 Schematic of Ultrasonic 3D Vibration Cutting日本的 TAGA 電氣株式會(huì)社開(kāi)發(fā)了一系列超聲振動(dòng)切削裝置，包括一維動(dòng)切削裝置、橢圓振動(dòng)切削裝置、用于鉆削和銑削的超聲振動(dòng)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(dòng)車(chē)削裝置，頻率為 40kH采用單點(diǎn)金剛石車(chē)刀，圖 1-2（b）為超聲橢圓振動(dòng)刀柄。
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TG51;TG663

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 張園;康仁科;劉津廷;張一鳴;鄭偉帥;董志剛;;超聲振動(dòng)輔助鉆削技術(shù)綜述[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2017年19期

2 瞿嬌嬌;黃帥;劉新;徐文驥;;超聲波橢圓振動(dòng)裝置設(shè)計(jì)及其振動(dòng)特性控制[J];電加工與模具;2014年03期

3 唐勇軍;郭鐘寧;張永俊;陳猛;;數(shù)控旋轉(zhuǎn)超聲加工機(jī)床研制及其工藝實(shí)驗(yàn)[J];電加工與模具;2013年04期

4 張成茂;張德遠(yuǎn);;導(dǎo)套式橢圓超聲鏜削模擬實(shí)驗(yàn)研究[J];兵工學(xué)報(bào);2013年04期

5 劉戰(zhàn)鋒;李培繁;王天琦;;超聲復(fù)合變幅桿的設(shè)計(jì)與研究[J];現(xiàn)代制造工程;2008年02期

6 王紅飛;;超聲振動(dòng)車(chē)削加工的研究現(xiàn)狀及進(jìn)展[J];機(jī)械設(shè)計(jì)與制造;2007年10期

7 程雪利;趙波;劉傳紹;焦鋒;高國(guó)富;;超聲振動(dòng)切削SiCp/Al復(fù)合材料的刀具磨損試驗(yàn)[J];工具技術(shù);2007年04期

8 鄭建新;徐家文;劉傳紹;趙波;;超聲加工中局部共振機(jī)理的模擬試驗(yàn)研究[J];南京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào);2006年05期

9 張?jiān)?周志民;夏志輝;;振動(dòng)參數(shù)對(duì)金剛石切削不銹鋼零件影響規(guī)律研究[J];大連理工大學(xué)學(xué)報(bào);2005年06期

10 馮冬菊,趙福令,徐占國(guó),郭東明;超聲波加工工具對(duì)復(fù)合變幅桿諧振性能影響[J];大連理工大學(xué)學(xué)報(bào);2004年05期

相關(guān)會(huì)議論文 前2條

1 肖才偉;黃交虎;劉維;吳松;陳時(shí)錦;;二維超聲振動(dòng)微切削刀具設(shè)計(jì)與研制[A];2016年全國(guó)超聲加工技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2016年

2 張?jiān)?王成勇;劉志華;;超聲振動(dòng)切削在皮質(zhì)骨切削中的應(yīng)用[A];第16屆全國(guó)特種加工學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（下）[C];2015年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

1 宋軍;不銹鋼超聲波振動(dòng)車(chē)削裝置設(shè)計(jì)及仿真分析[D];湖南大學(xué);2012年

2 張雄;單激勵(lì)二維超聲振動(dòng)切削裝置設(shè)計(jì)及其性能的研究[D];河南理工大學(xué);2012年

3 王躍;超聲波橢圓振動(dòng)切削理論研究與裝置設(shè)計(jì)[D];太原理工大學(xué);2010年

本文編號(hào)：2588575