【摘要】：超聲橢圓振動切削通過在刀具上附加橢圓軌跡的運動,使切削過程發(fā)生了根本性的改變,與普通切削和一維超聲振動切削相比,超聲橢圓振動切削在降低切削力、降低工件表面粗糙度和抑制毛刺等方面更具優(yōu)勢�，F(xiàn)有的單激勵超聲橢圓振動切削裝置結(jié)構(gòu)剛度較低,雙激勵及三維超聲橢圓振動切削裝置結(jié)構(gòu)比較復雜,為了克服這些裝置存在的問題,充分發(fā)揮超聲橢圓振動切削的優(yōu)越性能,研制了一種結(jié)構(gòu)簡單、剛度更高的復合梁變幅桿單激勵超聲橢圓振動切削裝置,并開展了相關(guān)切削加工的基礎(chǔ)研究,完成的主要研究工作如下:(1)開展了兩個簡諧振動合成橢圓振動的運動學分析,確定了單激勵情況下橢圓振動的形成條件。建立了復合梁變幅桿橢圓振動模態(tài)轉(zhuǎn)換數(shù)學模型,獲得了復合梁變幅桿輸出端的標準橢圓軌跡方程、X向和Y向上的振動幅值、兩振動之間的相位差和橢圓軌跡曲線。(2)完成了復合梁變幅桿單激勵超聲橢圓振動切削裝置總體結(jié)構(gòu)的布局,對構(gòu)成單激勵超聲橢圓振動換能器的超聲振動換能器和復合梁變幅桿進行了結(jié)構(gòu)設(shè)計計算。對單激勵超聲橢圓振動換能器進行了結(jié)構(gòu)動力學模態(tài)分析、諧響應(yīng)分析、瞬態(tài)分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化,完成了復合梁變幅桿單激勵超聲橢圓振動切削裝置的研制。(3)對復合梁變幅桿單激勵超聲橢圓振動切削裝置輸出端X向和Y向上的振動幅值、兩振動之間的相位差和橢圓振動軌跡進行了測試,驗證了復合梁變幅桿橢圓振動模態(tài)轉(zhuǎn)換數(shù)學模型的準確性。對單激勵超聲橢圓振動切削裝置輸出端的橢圓振動軌跡旋轉(zhuǎn)方向、負載情況下的驅(qū)動力以及結(jié)構(gòu)剛度進行了試驗研究。(4)建立了橢圓振動切削工件表面微觀形貌模型,揭示了切削速比、橢圓軌跡傾斜角度、刃口鈍圓、刀尖圓弧等多個參數(shù)對工件表面微觀形貌的影響規(guī)律,并對橢圓振動切削工件表面微觀形貌模型進行了試驗驗證。對復合梁變幅桿單激勵超聲橢圓振動切削和普通切削進行了有關(guān)工件表面毛刺、工件表面粗糙度、切屑形態(tài)、切削力的對比試驗,驗證了復合梁變幅桿單激勵超聲橢圓振動切削的優(yōu)越加工性能。
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG506
【圖文】：

moto 和 Moriwaki 提出超聲橢圓振動切削技術(shù)以來，超物、化工、汽車等多個領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用[1-6]，這碳化鎢[10-12]，多晶硅[13]，纖維增強聚合物復合材料[14]，加工，并取得了優(yōu)異的切削加工效果，是一項具有廣闊切削通過在刀具上附加橢圓軌跡的運動，使切削過程發(fā)振動切削過程中刀尖運動軌跡，在橢圓振動切削過程的接觸和分離，當?shù)毒唠x開工件過程中，刀具后刀面不表面的加工質(zhì)量，且刀具前刀面相對切屑的運動發(fā)生了的降低，還有助于切屑的流出[7,9,20-21]。相比普通切削和具有降低切削力[22]、降低切削溫度、減低刀具磨損[13,17]、顫振[24]、提高切削穩(wěn)定性、降低表面粗糙度、提高加工優(yōu)點。因此，對超聲橢圓振動切削進行深入研究，對重要意義。

信號進行激勵，控制難度低，避免了兩相或多相電源開發(fā)費用，簡化了控制電路及超聲電源結(jié)構(gòu)制電路及超聲電源體積，易于實現(xiàn)控制電路及超作性能更加穩(wěn)定，應(yīng)用前景廣闊。因此，對單激開發(fā)功率容量大、能量轉(zhuǎn)換效率高、結(jié)構(gòu)簡單，簡單和振動性能穩(wěn)定的單激勵超聲橢圓振動切削域的應(yīng)用和推廣，具有一定的學術(shù)研究價值和實術(shù)的發(fā)展本宇都宮大學的隈部淳一郎于 20 世紀 50 年代提示，刀具在一維方向上進行往復簡諧振動，使刀接觸、分離，進而完成工件的振動切削。同時，增強工件剛性化和降低表面粗糙度的效果，又通果。后來，Weber H 等人[38]通過車削實驗還證實的效果，且加工脆性材料時相比普通切削具有較

【參考文獻】

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本文編號：2730882