纵扭式超声振动车削不锈钢和钛合金研究

420马氏体不锈钢与Ti-6Al-4V钛合金是标准的难加工材料,车削时不易获得良好的切削质量,为此在C616普通车床上设计并安装了纵扭超声振动车削系统来提高其车削加工效果。介绍所设计的加工系统,利用该系统对两种难加工材料进行了有无超声振动的切削实验。结果证明：纵扭超声车削相比普通车削,能有效减少表面粗糙度,改变切削速度时表面粗糙度平均可降低约2142%,改变切削深度时表面粗糙度平均可降低约15.61%,改变进给量时表面粗糙度平均可降低约21.01%;而且可以降低刀具磨损和取得更好的表面形貌和切屑形态,进而使纵扭式超声振动车削的切削质量优于普通车削。     

圆片刀超声切削蜂窝芯材料试验研究

为提高加工Nomex蜂窝芯材料的质量和效率,采用试验方法对超声切割时的切削力进行测量,研究其影响因素和变化规律,并对切削后蜂窝芯的表面进行观察。使用回归分析法分析不同振幅和切削深度下的切削力,推导切削力的经验公式。结果显示:切削力F_y,F_z与切削深度a_p,圆片刀底部边缘处振幅A呈指数关系。通过对比切削力拟合结果和试验数据,发现误差在10%内。切削后蜂窝芯表面平整、毛刺更少。      

基于断裂力学的蜂窝芯超声切削过程分析

针对尖形刀切削Nomex蜂窝芯振动加工参数难以选取等问题,从实际加工工艺出发,构建了尖形刀前倾超声切削蜂窝芯材的运动学方程,并利用脆性断裂力学理论建立了在不同超声振幅进给分量条件下材料在断续、连续两种变形破坏形式下的切削动态应力模型。基于断续变形破坏应力模型的数值仿真预测了振动及加工参数对切削力影响规律,并进行了尖形刀超声振动切削试验,试验数据表明,切削力随超声振幅、刀具前倾角的增大而增大,随进给速度的增大而减小,通过对比试验得出超声振幅进给分量对切削力影响较大,实验结果与理论推导结论一致,证明了切削动态应力理论模型的有效性与合理性。     

铝蜂窝芯加工缺陷对蜂窝平压性能的影响

由于蜂窝芯结构的特殊性,在切削加工时容易产生各种加工缺陷,为研究铝蜂窝芯材料加工缺陷对于其力学性能的影响,对铝蜂窝芯在平面压缩载荷作用下的力学响应进行了研究.通过铝蜂窝芯铣削实验,得到了撕裂毛刺、压溃翻折、开裂脱胶等典型加工缺陷,同时建立了含有加工缺陷的蜂窝芯有限元模型,通过压缩实验验证了模型的可行性,分析了不同加工缺...     

圆盘锯齿刀超声切削Nomex蜂窝芯力热分析

为探究Nomex蜂窝芯圆盘锯齿刀超声切削过程中切削参数与切削力热的映射关系,开展圆盘锯齿刀超声切削Nomex蜂窝芯复合材料仿真及试验研究,分析主轴转速、进给速度、切削宽度和切削深度对切削过程中切削力热的影响,建立了切削温度随进给速度、主轴转速的一次回归模型.结果表明:所建立仿真模型最大误差为11.2％,可有效预测切削力...     

超声纵-扭复合铣削钛合金刀具磨损特性研究

目的采用超声纵-扭复合振动加工方法,获得较长的刀具使用寿命。方法采用理论建模与不同铣削振动方式,研究刀具磨损特性。通过超景深电子显微镜和粗糙度测试仪,分别对刀具微观形貌、工件表面粗糙度进行了分析;通过不同铣削方式加工钛合金材料,对刀具磨损特性进行了系统分析。结果与普通铣削和超声纵振铣削相比,超声纵-扭铣削方式下,刀具后刀面磨损减小,工件表面粗糙度降低。经测试,当去除面积为6356mm~2时,超声纵-扭复合加工刀具后刀面磨损量VB为103μm,分别比普通和超声纵振加工时降低了38μm和36μm。当去除面积为4530 mm~2时,Ra为1.2μm,普通铣削和超声纵振铣削的Ra则分别为1.62μm和1.38μm。由于超声纵振加工仅仅是在轴向方向实现了分离,后刀面时刻冲击着已加工表面,当去除面积为6356 mm~2时,刀具后刀面磨损量反有超出普通铣削的趋势。结论超声纵-扭复合加工从旋转方向内实现了刀-屑分离,在铣削过程中,极大地减少了刀具后刀面对已加工表面的冲击,从而使得刀具寿命有所延长,为高效加工、难加工材料提供了一种加工方法。     

纵扭复合超声振动铣削SiCp/Al表面质量研究

SiCp/Al复合材料具有优异的性能,在航天航空、光学行业、汽车工业等高科技领域得到了广泛应用,但它在塑性和硬度之间差距巨大,使得超精密加工显得非常困难。建立超声铣削动力学模型,采用单因素法检测分析了SiCp/Al复合材料在不同主轴转速、铣削速度和铣削深度下的表面粗糙度与表面形貌,建模仿真了纵扭复合超声振动刀刃铣削轨迹,得到了影响加工表面质量规律及机制。研究发现主轴转速为3000 r/min、铣削速度为180 m/min时,表面粗糙度值最小;材料表面质量随铣削深度的增加而下降。为SiCp/Al复合材料铣削加工提供了合理工艺参数,提高了加工效率,降低了刀具磨损,延长了刀具使用寿命。     

纵扭复合超声振动铣削K9玻璃表面质量的研究

K9玻璃由于具有优异的性能,在航空航天、汽车、光学精密仪器、电子信息等现代高科技领域得到了广泛应用,但其在塑性和硬度之间差距巨大,使得传统机械加工容易出现亚表面损伤等现象,表面质量难以满足要求。建立超声铣削动力学模型,采用多因素法检测并分析了不同主轴转速、铣削速度和铣削深度时纵扭复合超声铣削与普通铣削加工K9玻璃表面粗糙度与表面形貌,得到了影响加工表面质量的规律及机制。研究发现：主轴转速为3 000 r/min、铣削深度为02 mm时,表面质量最好;K9玻璃的表面质量随铣削速度的加快而下降。采用纵扭复合超声振动铣削提高了K9玻璃的表面质量和加工效率,并为K9玻璃纵扭超声铣削加工提供了优化的工艺参数。     

蜂窝夹芯复合材料空气耦合超声检测技术研究

超声波通常借助液体耦合剂透射进入检测对象内部。然而,蜂窝夹芯复合材料板有时不允许采用液体进行声学耦合,导致常规超声检测技术无法应用于复合材料内部缺陷检测。由此,本研究提出蜂窝夹芯复合材料板的空气耦合超声成像检测技术。首先,通过优选探头参数、优化探头布置方法高效接收超声透射波;其次,基于透射波幅值进行超声C扫描成像;最后,结合金相方法分析图像特征。研究结果表明,空气耦合超声检测技术可对蜂窝材料进行成像检测,能够直观显示完好蜂窝结构、脱粘、芯层压缩,是一种可避免耦合剂污染的高精度复合材料无损检测技术。