隨著航空航天事業(yè)的飛速發(fā)展,鈦合金薄壁零件的應(yīng)用比例迅速增加,并且結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜,壁厚越來越薄。鈦合金材料的難加工特性與薄壁結(jié)構(gòu)件的低剛度特性使得鈦合金薄壁零件在加工過程中極易發(fā)生顫振,加工質(zhì)量、加工精度和加工效率難以得到保證,制約了鈦合金薄壁件在航空航天領(lǐng)域的拓展應(yīng)用。因此提高鈦合金薄壁件在加工過程中的穩(wěn)定性具有重要意義。本文對(duì)鈦合金薄壁件的超聲輔助銑削穩(wěn)定性特性進(jìn)行理論和實(shí)驗(yàn)研究。通過對(duì)縱向、扭轉(zhuǎn)以及縱扭復(fù)合的超聲振動(dòng)輔助銑削過程中的刀尖運(yùn)動(dòng)軌跡(側(cè)銑)研究,探究了在超聲振動(dòng)銑削加工中切削刃與切屑的接觸狀態(tài)。通過對(duì)刀尖運(yùn)動(dòng)軌跡與切削刃螺旋角的對(duì)比,建立了切削刃與切屑接觸點(diǎn)和分離點(diǎn)的求解方法,進(jìn)而求解出在單次超聲振動(dòng)切削過程中切削的凈切削時(shí)間和占空比,并進(jìn)一步研究了各個(gè)工藝參數(shù)對(duì)凈切削時(shí)間及占空比的影響。結(jié)合超聲振動(dòng)銑削切削刃的運(yùn)動(dòng)分析,在普通銑削切削力模型基礎(chǔ)上,引入反映切削刃與切屑接觸狀態(tài)的表征函數(shù),建立了超聲振動(dòng)輔助銑削的切削力模型。并通過實(shí)驗(yàn)求解出了四刃和兩刃立銑刀與鈦合金之間的切削力系數(shù),對(duì)切削力實(shí)驗(yàn)值與預(yù)測值進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證了該模型的可行性。本文基于全離散法建立了縱向,扭轉(zhuǎn)和縱扭復(fù)合超聲振動(dòng)輔助銑削(側(cè)銑)系統(tǒng)的穩(wěn)定性預(yù)測模型,研究了各工藝參數(shù)對(duì)超聲振動(dòng)銑削系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。通過對(duì)比發(fā)現(xiàn),超聲振動(dòng)輔助銑削系統(tǒng)的穩(wěn)定性葉瓣圖比普通銑削系統(tǒng)穩(wěn)定性葉瓣圖高,由此得出超聲振動(dòng)輔助銑削系統(tǒng)的穩(wěn)定性更好。在理論分析的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)特定結(jié)構(gòu)的鈦合金薄壁件,通過模態(tài)試驗(yàn)測出薄壁件的模態(tài)特性,對(duì)薄壁件進(jìn)行變切深切削,證實(shí)所建薄壁件超聲振動(dòng)銑削系統(tǒng)穩(wěn)定性預(yù)測模型的可行性。
【學(xué)位單位】：河南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TG54;TG663
【部分圖文】：

研究內(nèi)容圖

102.2 超聲振動(dòng)系統(tǒng)振動(dòng)性能測試本節(jié)測試縱振和扭振兩種超聲振動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)特性。如圖2-2所示，圖（a）是扭轉(zhuǎn)超聲振動(dòng)刀柄，圖（b）是縱向超聲振動(dòng)刀柄，圖（c）是超聲波發(fā)生器。超聲波發(fā)生器型號(hào)為：ZJS-500N，輸出功率大于250W，頻率可調(diào)范圍30KHz～36KHz。(a) 扭轉(zhuǎn)超聲振動(dòng)刀柄 (b) 縱向超聲振動(dòng)刀柄（a）Torsional ultrasonic vibration device （b）Longitudinal ultrasonic vibration device(c)超聲波電源（c）Ultrasonic power supply圖 2-2 超聲振動(dòng)裝置Fig.2-2 Ultrasonic vibration device將超聲電源與刀柄，變幅桿，刀具共同組成的超聲振動(dòng)刀柄連接，調(diào)試正常后，采用 Keyence 激光位移傳感器收集變幅桿小端面振動(dòng)位移數(shù)據(jù)

11圖2-3 測試現(xiàn)場照片F(xiàn)ig.2-3 Field photos of test（a）縱向超聲振動(dòng)測試 （b）扭轉(zhuǎn)超聲振動(dòng)測試（a）Torsional ultrasonic vibration device （b）Longitudinal ultrasonic vibration device圖2-4 縱振和扭振測試圖Fig.2-4 Test chart of longitudinal and torsional vibration2.2.1 縱向超聲振動(dòng)測試結(jié)果縱向超聲振動(dòng)系統(tǒng)選用四刃刀具，刀具伸長量35mm。圖2-5為頻率勻速從33.1kHz到34.4kHz，電流從0.1A到最大0.7A再回到0.1A的縱向振幅變化情況。從圖中可以看出來頻率從33.1kHz變化到33.8kHz時(shí)候振幅變化近似于指數(shù)形式增大。超聲振動(dòng)系統(tǒng)在頻率在33.8kHz處電流達(dá)到最大0.7A，振幅為5.7um。而從33.8kHz向34.4kHz變化時(shí)近似線性減小，變化比較平緩，為了在實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)更加平穩(wěn)超聲振動(dòng)效果，故超聲振幅頻率應(yīng)選在33.8kHz至34.4kHz之間。考慮到超聲振動(dòng)系統(tǒng)電流不易過大，避免系統(tǒng)發(fā)熱嚴(yán)重，故測試頻率33.9kHz至33.4kHz之間，振動(dòng)測試結(jié)果如表2-1所示

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9 王

本文編號(hào)：2826744