超声波椭圆振动切削提高加工系统稳定性的研究

切削加工系统稳定性是切削加工中重要问题之一.它不仅影响加工质量和生产率,而且还影响刀具和机床寿命,特别是对刚度弱的零件精密和超精密切削加工,切削加工系统稳定性问题更为突出.本文根据超声波椭圆振动切削原理,分析了其动态背向切削力的特征,提出了具有正负脉冲的超声波椭圆振动切削动态背向切削力模型.从切削动力学角度分析了椭圆振动切削对加工系统稳定性的影响,并用切削实验验证了超声波椭圆振动切削提高切削加工系统稳定性这一切削效果.     

高速列车车体底盘连接板高速高效加工方法

针对高速列车车体底盘连接板的加工问题,提出一种高速高效的加工方法。基于工艺系统模态分析和铣 削过程动力学模型分析,采用切削加工中的再生颤振理论,对加工过程的颤振稳定域进行仿真,给出与铣削加工过 程工艺参数相关的颤振稳定域结果;在动力学仿真计算的基础上,以主要的加工工艺参数主轴转速、进给量、轴向 切削深度、径向切削深度为设计变量,以最小加工时间为优化目标进行优化计算,得到满足一定优化目标和优化条 件的工艺参数,重点以数控加工工艺参数的优化选择、金属材料去除率增加为目标的数控高速高效加工。结果表明, 该方法可形成铝合金高效切削数据手册、铝合金典型零件高效数控加工的程序和工艺规范。     

深孔数控变径超声椭圆振动镗削加工方法研究

深孔镗削采用超声椭圆振动技术具有大幅降低切削力、抑制颤振和提高工件加工精度的优势。为充分发挥超声椭圆振动切削和数控加工优势,在研究固-固界面传振理论基础上,针对长径比大于20 的复杂内腔深孔件的加工难题,提出了一种新型数控变径超声椭圆双刃镗削加工方法,通过切削对比实验验证了超声变径双刃数控镗削比普通镗削更具有提高加工精度、表面质量、抑制颤振的优势。与普通切削相比,在相同加工参数下,加工孔直径16 mm,长径比23颐1,单边落差0. 5 mm 的深孔内腔轴类零件,超声镗削可达到表面粗糙度Ra 为0. 65 μm,表面质量和加工精度满足设计要求。数控变径超声椭圆振动镗削加工方法为深孔复杂内腔加工提供了一条有效途径。     

分离型纵-扭复合超声铣削的稳定性分析

基于运动合成原理,分析了分离型纵-扭复合超声铣削加工的运动特点,阐明了其具有降低切削力、促进切屑排出以及延长刀具使用寿命的实质;基于结构动力学原理,考虑纵-扭复合超声振动对铣削系统动态特性的影响,建立了分离型纵-扭复合超声铣削加工的动力学模型和稳定域的解析模型,在此基础上应用MATLAB 7.1软件进行数值分析获得了切削系统的稳定性预测图谱(即叶瓣图);利用碳纤维复合材料进行分离型纵-扭复合超声振动铣削试验研究,试验结果与数值计算结果基本一致,验证了理论模型与稳定性叶瓣图的正确性。     

换能器电学性能与振动切削力关系及监测方法

振动切削加工过程中监测切削力对于超声振动切削技术的推广和加工生产具有重要意义.本文在换能器驱动技术分析的基础上,通过研究超声椭圆振动切削过程中切削力、换能器电学阻抗与负载的变化关系,提出了一种利用换能器电学特性来判断超声椭圆振动切削力的新监测方法,并设计了一套换能器电学参数测量系统.通过大量的切削实验,验证了基于换能器...     

超声椭圆振动切削轨迹变化对表面形貌的影响

通过改变刀尖振幅和相位差,研究超声椭圆振动切削过程中刀尖轨迹变化的运动特性。分析椭圆振动切削轨迹形状和轨迹偏转变化对加工表面形貌的影响,建立椭圆振动切削轨迹变化切削方向残余高度模型;利用研制的导波传输超声椭圆振动切削装置,改变相位差实现椭圆振动切削轨迹精准控制,分析对其加工表面质量的影响。实验结果表明：椭圆振动切削轨迹变化同时引起的切削方向残余高度和刀具动态角变化是影响加工表面质量的重要因素;在超声椭圆振动切削加工中存在一个相位差值,对抑制毛刺和崩边、提高加工表面质量具有最佳的效果。     

振动切削装置

本发明是有关在振动驱动轴的支承方法和刀杆的固定方法方面有新特征的振动镗削加工装置。以往在镗深孔时,即使是采用切削阻力变小的振动切削,也会加速切削刃的磨损,使圆度、圆柱度、直线度、垂直度等下降,不能发挥振动切削效果,更何况振动本身有很多副作用。这是由于直径大的振动源不能放入工件之中,而必须在离开振动源的位置     

超声波振动切削系统幅载特性的研究

超声波振动切削是一种新型的复合加工方法，其关键之一是在切削的有载状态下能否保持一定的振幅值，本文就中置式超声波振动切削系统的幅载特性进行了理论和实验研究。     

坦克履带低频振动扩孔实验研究

低频振动扩孔“切削一分离一切削一分离”的脉冲动作使钻头在加工过程中产生纠偏效果,提高了孔的直线度;振动扩孔的脉冲切削、微细切削、重复熨压以及断屑特性使已加工表面质量得以提高。进行了坦克履带扩孔实验,并对相同条件下普通扩孔和振动扩孔的孔加工直线度和表面质量进行了比较。实验表明：振动扩孔的孔直线度比普通扩孔提高一级;振动扩孔的表面粗糙度比普通扩孔提高两级。     

圆柱贮液器模态实验研究

为了充分认识和研究液体推进剂对火箭贮液器固有振动特性的影响，进行了圆柱贮液器的模态实验，测出了贮液器在不同液高时的液－壳耦合振动模态，并与理论分析结果进行了比较．通过比较贮液器固有频率的理论计算值与实验值，证实了在贮液器－壳耦合振动分析中所做的理论假设和近似处理的合理性以及计算结果的可信性．实验表明，液体的存在对贮液器液－壳耦合振动模态有着重大的影响，液体在贮液器内越多，贮液器的耦合振动频率就越低．     

正交车铣铝合金薄壁回转体振动信号的试验分析

在MAZAK机床上正交车铣薄壁铝合金试件,压电加速度传感器安装在内壁上,通过PCI-1712高速数据采集卡采集薄壁的振动信号。利用MATLAB强大的信号处理功能对采集的加速度信号进行分析,振动信号的时域标识了振动幅值大小,功率谱显示了薄壁振动信号的频率构成和能量分布。分析了自激振动的频率随刀具转速和壁厚变化的趋势,给出了工艺系统发生颤振时的主频率。然后利用小波包处理信号的优势将剧烈颤振加速度信号进行小波包分解,根据能量和频段分布进行节点信号重构,得到小波包滤波后的颤振信号。为了了解车铣切削力在剧烈颤振前后变化情况,应用小波包分解并重构出颤振前后3种不同刀具转速时强迫振动信号,对比发现剧烈颤振时强迫振动的当量电压幅值增大,振动加强,这从侧面反映了正交车钪切削力的大小和变化。此振动分析对正交车铣薄壁零件有一定的指导意义。     

空空导弹爆炸冲击波对导弹类目标毁伤数值模拟

为了得到定量装药的爆炸冲击波对目标有效毁伤的临界距离。基于LS/DYNA软件,把导弹类目标简化成一定厚度的圆柱壳体,对定量炸药爆炸冲击波毁伤不同距离处的圆柱壳体进行了三维数值模拟,分析了不同距离处爆炸冲击波对壳体毁伤的作用方式和壳体的响应特征,得出了壳体不同的毁伤程度,得到了一定装药下爆炸冲击波毁伤目标的临界距离,为战斗部设计、毁伤评估及目标防护设计等提供参考。     

破片和冲击波毁伤圆柱靶的数值仿真

采用动态显式非线性有限元软件对破片和冲击波对圆柱靶的毁伤试验进行了数值仿 真。将破片和冲击波作用分离开来进行研究,既简化了模型又保证了仿真精度。通过圆柱靶冲击 波毁伤试验,检验了圆柱靶材料模型及其参数选取的合理性和网格收敛性。将仿真结果和试验结 果进行了比较,证实了仿真模型的合理性和有效性。计算结果表明：在一定的弹一靶作用距离下, 釆用破片和冲击波联合作用加载,可以有效地形成圆柱靶的解体毁伤。     

柱形破片冲击带壳装药起爆判据研究

为得到柱形破片撞击带壳装药的临界起爆判据,在一维脉冲冲击起爆判据及长杆判据的基础上,构建一种破片撞击起爆带薄壳炸药的等效模型。将破片撞击带壳装药的过程等效为破片撞击裸装药,导出包含破片长度、直径以及炸药壳体厚度等参量的临界起爆判据,并利用仿真软件对所得结论进行模拟验证。仿真结果表明：当壳体厚度较薄时,冲击波冲击起爆是炸药发生爆轰的主控机制,数值模拟与理论计算结果基本一致,该起爆判据适用,且破片长径比存在临界值,当破片长径大于该临界值时,破片长径比的变化对临界起爆速度影响很小。     

Chatter Suppression with Ultrasonic Elliptical Vibration Based on Energy Principle

A new method is proposed to suppress chatter, in which the ultrasonic elliptical vibration is added on the cutting tool edge. It results in the fact that the rake face of tool is separated from the chip and the direction of the frictional force between the rake face and the chip is reversed in each cycle of elliptical vibration cutting. The experimental investigations show that the chatter can be suppressed effectively by adding ultrasonic elliptical vibration on the cutting tool edge. In order to make clear the reason of chatter suppression, the mechanism of chatter suppression is analyzed theoretically from the viewpoint of energy.     

混杂复合材料圆柱壳振动特性仿真研究

为了研究混杂纤维增强复合材料圆柱壳体的振动特性,基于有限元方法,建立混杂纤维增强复合材料圆柱壳体的数值模型。研究纤维混杂比例、边界条件、缠绕角、长径比L/R等参数与混杂纤维增强复合材料圆柱壳体的基频的关系。     

大挠度高阶剪切理论下复合材料圆柱壳的屈曲

考虑到了横向剪切的作用,通过应用最小势能原理和能量变分方法建立 了复合材料圆柱壳的稳定性控制方程。大挠度高阶剪切理论下复合材料圆柱壳稳定性方程的一组非线性高阶常系数偏微分方程,包含了4个独立的函数,它们分别为横向挠度w和参考曲面的法线转角φx,φy,以及应力函数F。在位移场的表达式中,将轴向和周向位移对z进行泰勒展开,并且保留了前4项,在使得横向剪力满足在上下表面为零的条件下,选用了同一阶剪切理论相同的参数,即引入了参考曲面的法线转角φx,φy,避免了引入横向剪力修正系数。此方法地于夹层复合材料板壳和各向同性板壳同样适用。采用前屈曲薄膜假设,假设屈曲位移函数w,φx,φy,通过求解广州特征值来使得系数矩阵的行列式的值为零,得到的最小的广义特征值就是屈曲载荷。文中通过数值计算确定了位称项的合适的数目,并且将屈曲载荷计算值与实验值做了对比。