超声振动车削TC4钛合金的切削性能研究

为了探究超声振动车削过程中切削力和切削温度的变化规律,使用Third Wave Advant Edge切削仿真软件,基于POWER-LOW本构模型和ALE网格划分方法建立TC4钛合金车削加工的有限元模型,获得传统车削与超声振动车削的切削力和最高切削温度变化情况。结合超声振动车削中刀具切削速度和位移变化规律,对传统车削与超声振动车削的切削力和最高切削温度变化规律展开对比分析;探究超声振动车削中的工件进给速度、刀具振频和振幅对切削力的影响规律,实现各加工参数的最优组合,为实际加工提供参考。     

PCBN刀具超声振动车削45淬硬钢的研究

通过采用PCBN刀具对45淬硬钢进行普通车削和超声振动车削的正交试验,研究切削用量对工件表面质量和切削温度的影响.通过两种车削方式的对比研究发现,在较小切削用量下,与普通车削相比,超声振动车削可以获得较好的表面质量和较低的切削温度.对超声振动车削切削参数进行优化,得到试验最佳切削参数.     

PCD刀具超声振动车削SiC_p/Al复合材料时的切削力特性研究

用PCD刀具对SiCp/Al复合材料进行了超声振动车削与普通车削的对比试验 ,探讨了切削速度、进给量和切深三种切削参数在两种切削状态下对切削力的影响规律 ,得出了超声振动车削SiCp/Al复合材料的主切削力经验公式。     

超声振动车削精密液压阀芯的试验研究

使用涂层刀具对精密液压阀芯进行了超声振动车削试验,在刀尖圆弧半径r=0.2mm～0.8mm的车削条件下,试验对比分析了超声振动切削与普通切削的加工效果。试验结果表明:超声振动切削的温度整体要低于普通切削,表面质量也优于普通切削。在切削参数f=0.12mm,v=15m/min,a_p=0.015mm时,随着刀尖圆弧半径的增大,切屑宏观形态依次为:粒状,小螺旋状,大螺旋状;在同等条件下,超声切削产生的切屑较为松散,且颜色白亮。     

轴向超声振动车削液压滑阀阀芯的试验研究

使用聚晶立方氮化硼(PCBN)刀具对精密液压滑阀阀芯进行了轴向超声振动车削试验,揭示了进给量对切削温度、切削力、表面粗糙度和切屑形貌的影响规律。试验结果表明:进给量f=0.01 mm/r时,轴向超声振动切削温度随切削速度的变化最为平缓,粗糙度Ra值的范围在0.15～0.38μm之间,主切削力Fz最大;在切削速度v=170 m/min,背吃刀量a_p=0.08 mm,超声振幅为0.01 mm的条件下,随着进给量的增大,切屑宏观形态依次为粒状、节状和小螺旋状,并且切屑的颜色逐渐变深;进给量f=0.025 mm/r时,从切削力、切削温度、表面粗糙度的变化规律及切屑的宏观形态来看,轴向超声振动车削的优势变的不明显。     

高频超声椭圆振动精密切削

研制了一种新型的工作频率为147.5kHz的超声椭圆振动换能器,进行了高频椭圆车削硬铝(LY12)的试验。试验结果表明,在精密切削中,同普通切削相比较,高频椭圆超声振动切削对表面粗糙度具有负面影响,但具有降低切削力和提高加工精度的特点,而同低频(20.5kHz)椭圆振动切削相比较,在相同条件下,可采用较高的切削速度,从而提高了工作效率。     

细长轴超声椭圆振动辅助车削试验

设计了铝合金细长轴超声椭圆振动辅助车削试验,测量了不同超声波电压下的刀具振幅。分析了铝合金细长轴超声振动辅助车削切削力变化规律,开展了普通车削与超声椭圆振动辅助车削单因素对比试验,对比了两种不同加工方法对切削力及细长轴不同区域表面粗糙度。试验结果表明:在相同切削参数条件下,超声椭圆振动辅助车削三个方向的切削力均小于普通车削切削力,并且随着振幅的增加切削力进一步降低。两种加工方式下细长轴的中间区域表面粗糙度均比两端差,但超声椭圆振动车削沿细长轴长度方向的表面粗糙度的均匀一致性优于普通车削。超声椭圆振动车削加工后的表面纹路较普通车削均匀缜密,且断屑效果优于普通车削,普通车削形成的切屑为连续切屑,切屑缠绕严重,而超声椭圆振动辅助车削的切屑形状为断续切屑,随着振幅的增大断屑效果提高。     

超声振动车削淬火钢零件的试验研究

一、超声振动切削的机理 超声振动车削是在传统车削上,将超声频脉冲力作用到刀具或工件上,使刀具或工件在有规律地高频振动状态下进行切削,刀具周期地脱离和接触工件,切削速度的大小和方向都在不断变化,其实质是一种高速冲击和切削的联合作用。与普通车削的区别在于它的振动冲击和变速断续切削的特征。 超声振动车削时,刀刃以每秒两万次左右的高频振动冲击切削层,虽然振动切削时的平均切削力仅为普通车削的1/3～1/10,但由于振动车削时的平均切削速度比普通切削大得多,从而使振动车削时的动能比普通切削大几十倍到几百倍。被切削层在高频、高…     

超声振动车削中的几个问题

超声振动车削是作为一种新的精密切削方法而提出来的。它较好地解决了普通切削中存在的切削阻力大、切削温度高、工件变形大、切削中的自激振动等要害问题,为精密车削和超精密车削提供了一种新的途径。这种切削方法的主要着眼点不是放在提高机床的刚性和精度上,而是放在由超声能所产生的脉冲切削力上。因此它有一套不同于普通切削的新的切削理论和切削方法。超声振动切削在国外一些发达的工业国,例如美、日、苏,都不同程度地用于生产,并取得了较好的技术经济效益。在我国这种精密切削方法也逐渐     

微织构刀具超声振动辅助加工切削性能仿真研究

对微织构刀具在超声振动辅助加工时的切削性能进行仿真研究。在研究中,在CAXA软件中建立刀具参数相同的二维刀具和微织构刀具,导入AdvantEdge软件,分别进行二维普通刀具切削、二维微织构刀具切削、二维普通刀具超声振动切削、二维微织构刀具超声振动切削,对比分析四种切削的仿真结果。通过仿真研究发现,微织构结构可以有效降低刀具温度,高温区域明显减小,同时可以减小刀具应力,减小高应力区域,对切削力的影响则不大。超声振动辅助加工可以有效减小切削力,降小刀具应力,对刀具温度的影响则不大。微织构结构和超声振动辅助加工同时作用,刀具温度最低,切削力和应力最小,并且可以延长刀具寿命。     

横向超声振动对金刚石线锯切割硬脆材料锯切力及临界切削深度的影响

硬脆晶体材料,如SiC、Ge和Si等,由于其临界切削深度极小,常规加工方法很难实现塑性模式加工,研究横向超声振动金刚石线锯对硬脆材料锯切力和临界切削深度的影响有重要意义。在研究线锯受迫振动的基础上,分析金刚石线锯在横向超声波激励下柔性旋转点切割硬脆材料的条件;用特征函数对超声激励下金刚石线锯的振动切割状态进行表征;应用磨削理论建立了单颗金刚石磨粒切割硬脆材料的力学模型;推导出超声振动激励下金刚石线锯锯切硬脆材料临界切削深度的计算公式。以单晶SiC为对象,进行了超声振动线锯切割和普通线锯切割对比试验。结果表明相同条件下,超声振动线锯切割SiC的锯切力比普通线锯的锯切力减少22.4%~64.2%,临界切削深度增加1倍,晶片表面粗糙度有明显的改善。试验结果与理论分析具有良好的一致性。     

硬切削AISI 440C不锈钢切削力建模及试验分析

利用四种不同形状的刀具,采用多因素正交试验的方法,对四种不同硬度的AISI440C不锈钢进行干硬切削。基于多因素正交回归方法,建立了AISI44C不锈钢的切削力经验模型,并对方程进行了显著性检验。通过对方程的研究,分析了切削参数对切削力的影响。     

In-process modeling of dynamic tool-tip temperatures of a tunable vibration turning device operating at ultrasonic frequencies

The development of a model used to describe the mechanism by which vibration assisted machining reduces tool temperature is discussed, and correlations to resulting reduction in tool wear are presented. This model is applied to a newly developed ultrasonic, vibration assisted diamond turning device that allows for variation of vibration frequency and vibration amplitude via a direct drive actuator. It accommodates a wide range of vibration parameters, including vibration frequencies up to 40 kHz and amplitudes up to 8 μm, where the tool operates. The model uses the finite element method to predict cutting temperatures under conventional turning conditions (i.e., without vibration assistance). The results from the finite element analysis are then used in conjunction with a model developed for vibration assisted machining to predict the new temperature profiles. The modeling techniques and temperature histories for various vibration conditions are presented as well as experimental results that show the thermal advantages of applying tool vibration.     

Design and fabrication of a novel vibrational system for ultrasonic assisted oblique turning process

We designed and fabricated suitable vibrational equipment for ultrasonic assisted oblique turning process to enable researchers to perform experimental tests with the operating conditions closest to common assumptions of cutting mechanics theories. Applying ultrasonic vibrations to the tool cutting edge along tangential direction and in the presence of inclination and tool cutting edge angles necessitates a novel design and fabrication of vibrational horn with special oblique geometry. In this vibrational horn, the natural frequency of longitudinal vibration mode is forced to be in a certain frequency range of the ultrasonic power supply. The novel tool-workpiece assembly was designed using modal analysis to provide the most conformity of cutting geometry and process parameters between theory and practice. Three-dimensional cutting forces were measured experimentally in vibrational oblique turning process carried out by the mentioned horn. The most suitable conditions to profit from ultrasonic vibrations in oblique turning process were determined, and these experimental results were in agreement with modal analysis results.

     

超声切削过程冲击接触特性的研究

超声切削过程中刀具与工件产生动力冲击,接触过程是非线性的.针对这种非线性冲击接触现象,分析超声振动切削动态冲击接触特征,从理论上推导出这个过程的动态接触力和位移模型.基于该模型提出动态和稳态位移、力的概念,由此分析动态位移、力和稳态位移、力对工件作用的不同效果.根据接触过程不同能量对工件作用的不同,揭示超声切削提高刚度和降低切削力的工艺实质.针对金属材料,利用标准机夹刀具在恒进给状态下,进行切削加工实验.实验结果表明理论模型与实际结果一致,证明超声切削过程存在静态和动态力两种作用.     

超声振动切削薄壁镜筒零件的研究

作者将超声振动引入薄壁镜筒零件车削中以减少零件变形,并开发出了适用于振动切削系统的刀尖高度调节机构,最后给出了超声切削和普通切削的对比数据。证明超声切削确实能有效提高薄壁零件的加工质量。     

用PCBN刀具精密切削GCr15淬硬轴承钢

通过切削试验研究了PCBN刀具精密切削GCr15淬硬轴承钢时的切削力特征、切屑形态、刀具磨损特性等切削性能 ,并从表面粗糙度、硬化层深度、亚表层白层现象、残余应力分布等方面研究了PCBN刀具精密切削淬硬轴承钢的加工表面质量     

提高超声车削效率的方法

超声车削的效率受切削速度、切削深度和进给量的限制,因而限制了超声车削的实际应用。讨论了超声车削原理,分析了影响超声切削速度、切削深度和进给量的影响因素,给出了临界切削速度的计算公式,提出了提高超声车削效率的途径。