【摘要】：近年來,隨著國(guó)內(nèi)高端制造業(yè)的不斷進(jìn)步,鈦合金憑借其比強(qiáng)度高,抗腐蝕能力強(qiáng),熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域。在這些產(chǎn)品中,異形面或空間曲面占很大比重,然而由于鈦合金導(dǎo)熱性差、化學(xué)活性高、彈性模量小等特點(diǎn),是典型的難加工材料。因此,提高鈦合金曲面產(chǎn)品的加工效率和加工精度,實(shí)現(xiàn)高效高精度的曲面加工,成為制造業(yè)的迫切要求。本文首先建立了以軸向位置角為主要參數(shù)的球頭銑刀刃線模型,分析和建立球頭銑刀在單一縱振、單一扭振和縱扭復(fù)合振動(dòng)條件下刀具軌跡方程。通過刀具路徑求解瞬時(shí)切屑厚度,將其代入機(jī)械式線性切削力模型,得出縱-扭復(fù)合振動(dòng)條件下球頭銑刀切削力模型。設(shè)計(jì)符合超聲刀柄系統(tǒng)的傳振變幅桿,通過在變幅桿上加工矩形螺旋溝槽,使變幅桿分離出扭轉(zhuǎn)振動(dòng)分量。通過控制溝槽數(shù)目、溝槽螺旋角度、溝槽寬度等因素設(shè)計(jì)正交試驗(yàn),利用Ansys軟件模態(tài)仿真模塊,獲得不同參數(shù)下變幅桿輸出端扭-縱比的大小。通過各單因素實(shí)驗(yàn)優(yōu)選出扭-縱比最優(yōu)的螺旋溝槽結(jié)構(gòu)參數(shù)。結(jié)論表明:溝槽螺旋角度對(duì)扭縱比影響最大,且當(dāng)其他參數(shù)一定時(shí),變幅桿扭-縱比隨溝槽螺旋角度增加先增后減,在30°附近出現(xiàn)最大值�；诹⑹郊庸ぶ行拇罱藷o(wú)線傳輸縱扭復(fù)合超聲振動(dòng)輔助銑削實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。在理論分析的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步開展了超聲縱-扭復(fù)合振動(dòng)銑削鈦合金曲面的加工特性實(shí)驗(yàn)。以定曲率鈦合金工件為對(duì)象,將工件半徑、刀具軸向位置角、超聲振幅、最大切削深度和切削速度設(shè)為變量設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)和單因素對(duì)比試驗(yàn),通過采集和分析切削力和表面粗糙度數(shù)據(jù),觀察工件已加工表面和切屑形貌,研究超聲參數(shù)和各工藝參數(shù)對(duì)加工特性的影響。實(shí)驗(yàn)研究驗(yàn)證了所建切削力模型的準(zhǔn)確性,通過實(shí)驗(yàn)可知:工件半徑和刀具軸向位置角對(duì)三向力影響較大,超聲振幅和最大切削深度對(duì)三向力影響較小;在一定振幅范圍內(nèi),超聲輔助加工可顯著改善加工后表面質(zhì)量,降低工件表面粗糙度,適用于鈦合金曲面銑削加工。
【學(xué)位授予單位】：河南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG54;TG146.23
【圖文】：

2為超聲縱振初始相位如圖2-3所示，將兩組方程寫入Matlab中，得到普通和超聲振動(dòng)條件（A=10μm）下 P 點(diǎn)軌跡。圖 2-3 兩種條件下 P 點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡Fig.2-3 Moving trajectory of point P in two different conditions

( )( )( )( )( )1 1 11 1112 / 60+sin 2si+2 /n 26 +00+fTx t v t rsin ntX y t rA f trA fcos nttrz tπ θπ θπ θπ θ + + = + = = = 聲振動(dòng)頻率，單位為 Hz超聲扭轉(zhuǎn)振幅，單位為 μm初始相位扭轉(zhuǎn)振動(dòng)初始相位 所示，將方程寫入 Matlab 中，得到超聲扭轉(zhuǎn)振動(dòng)條件

圖 2-5 不同轉(zhuǎn)速對(duì)刀具軌跡的影響Fig.2-5 The influence of spindle speed on tool path轉(zhuǎn)速為 500r/min 時(shí)，可看到刀具軌跡有往復(fù)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)速大于等于 時(shí)，刀具的往復(fù)運(yùn)動(dòng)消失。在該組切削和超聲參數(shù)下，扭振分離速度60 A= 1832 / minfn riRπ≈分離（2）超聲振幅 f 對(duì)刀具軌跡的影響表 2-2 一定參數(shù)下不同超聲頻率對(duì)刀具軌跡的影響Tab.2-2 The influence of ultrasonic frequency on tool path in certain parameter半徑 每齒進(jìn)給量 主軸轉(zhuǎn)速 縱振振幅 縱扭比 縱扭相位差 超聲頻率（m 0.01mm/z 1000r/min 8μm 2 -π/2 20、25、30、表中各參數(shù)代入式 2-10，利用 Matlab 軟件畫出刀具軌跡，如圖 2-6

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2750947