一种新型旋转超声复合磨削头的研制

介绍了传统超声波加工和旋转超声波加工的基本原理及特点,以及超声波加工机床的基本结构和缺陷.重点介绍了一种机床附件,它安装在普通机床上便可进行旋转超声波加工,这种新型旋转超声复合磨削头弥补了超声波加工专用机床的缺陷,会大大促进硬脆材料及复合材料的发展.     

超声波铣削加工材料去除率的理论模型

超声波铣削加工适于硬脆材料复杂型腔的加工，加工中影响材料去除率的因素很多，为了优化加工参数以及更好地控制加工过程，研究了各种加工参数对材料去除率的影响规律。分析了工具的高频振动、旋转以及机床进给三种运动综合作用下超声波铣削加工的材料去除机理，在传统超声波加工机理以及材料去除率模型的基础上，基于压痕断裂理论，建立了超声波铣削加工材料去除率理论模型。该模型可用于仿真实验研究及预测超声波铣削加工中的材料去除率。     

旋转超声波钻削用气浮工作台的设计与实验

旋转超声波加工是一种精密、有效的硬脆材料加工方法,为了获得最佳加工质量,旋转超声波钻削加工中,恒定、灵敏地控制工件与工具之间的静载荷至关重要。设计了一种新型的气浮工作台,用于恒定、灵敏地控制旋转超声波加工中的力。并且对比恒速和恒力两种进给方式下,旋转超声波钻削加工高纯氧化铝的加工孔出入口形貌、刀具形貌以及刀具磨损率。研究表明,采用气浮工作台的恒力进给方式可以延长刀具寿命,减小刀具磨损状况下的工件损伤。     

变幅杆连接工艺对旋转超声加工质量影响的研究

超声旋转加工是一种适用于脆硬材料加工的新技术,它强化了原加工过程,其加工效率随着材料脆性的增大而提高,实现了低耗能的目标。在超声旋转加工中,超声加工工具与变幅杆的连接对超声振动共振频率和超声波加工性能有很大影响。本文在深入研究旋转超声加工基本原理的基础上,分析了旋转超声加工时能量传递系统的关键制件-变幅杆和工具杆对超声加工精度的影响,并对变幅杆和工具杆制造工艺及连接的方法进行了初步研究。     

超声波研磨拋光技术

超声波研磨抛光是功率超声在材料加工方面的一个重要应用,现在正越来越受到人们的重视。从50年代开始,功率超声逐渐被应用于材料的尺寸加工,并且开始研究超声电火花、超声电解和超声机械切削等复合加工方式,60年代出现了超声旋转加工。至今超声加工不仅成为硬脆性材料、特别是非金属材料不可     

旋转超声加工机床的研究

介绍了一种新型旋转超声加工机床，该机床采用了粗精频率跟踪的智能超声波发生器，提出并实现了两面定位的超声变幅杆结构，实验证明，整个机床运行安全可靠，对硬脆材料的超声加工效果明显。     

超声波加工机床及其发展

介绍了旋转超声波加工的基本原理以及超声波机床的基本组成，包括超声波电源、换能器、变幅杆以及工具，阐述了超声波机床的发展，并介绍了日本现行生产的超声波机床。     

HAP/SiCw复合生物陶瓷材料的超声波加工

研究了用超声波加工技术对HAP/SiC复合生物陶瓷材料进行加工时晶须取向对加工机理、材料去除率和加工表面粗糙度的影响。研究结果表明材料去除率和加工表面粗糙度随晶须方向角的增大而增大。在相同的加工条件下 ,材料的断裂韧性越高 ,其MMR越小。该研究为HAP/SiCw复合生物陶瓷材料的超声波加工提供了工艺依据     

超声波加工技术的应用研究

本文介绍了超声波加工设备的核心部分——超声振动系统的基本原理,对超声波加工技术的应用现状进行了分析,着重论述了超声振动加工和超声复合加工技术在难加工材料等领域中的应用。     

超声波加工参数的实验研究

超声波加工己被证明是陶瓷、金刚石、半导体等硬脆性材料加工的有效方法,但其加工效率不高制约着它的广泛应用。因此根据超声波加工材料去除率模型,对磨料粒度、静载荷等加工参数进行探讨,可得出各加工参数对材料去除率的影响。     

Mathematical model for cutting force in rotary ultrasonic face milling of brittle materials

Rotary ultrasonic machining of brittle materials, such as glass, ceramics, silicon, and sapphire, has been explored in a large number of experimental and theoretical investigations. Mechanistic models have been developed to predict the material removal rate or cutting force in the rotary ultrasonic machining of brittle materials. However, most merely describe the rotary ultrasonic machining process of drilling holes in brittle materials. There are no reports on the development of a cutting force model for flat surface rotary ultrasonic machining, i.e., rotary ultrasonic face milling. This paper presents a mathematical model for the cutting force in the rotary ultrasonic face milling of brittle materials under the assumption that brittle fracture removal is the primary mode of material removal. Verification experiments are conducted for the developed cutting force model and show that the trends of input variables for the cutting force agree well with the trends of the developed cutting force model. The developed cutting force model can be applied to evaluate the cutting force in the rotary ultrasonic face milling of brittle materials.     

An analytical model of rotary ultrasonic milling

Rotary ultrasonic machining is currently being used as a manufacturing method for advanced ceramic materials, but its complexity has hindered its acceptance in industry. For this technology to gain wider acceptance, it must first be scientifically better understood. The majority of published rotary ultrasonic machining (RUM) papers studied the effect of RUM process parameters on machining performance and removal mechanisms for drilling of circular holes. In industries such as aerospace, the production of advanced turbine components requires machining of complex 3D features using milling strategies. The objective of this paper will be to present a new physical model based on rotary ultrasonic milling which will help provide a better scientific understanding of the process. This will be accomplished by first modeling the macro kinematics between the tool and material followed by the modeling of micro kinematics between the individual diamond grains and the material. In addition, a force model for predicting machining process forces will also be introduced and validated based on a set of experiments. The physical models will help determine the relationships between input parameters, cutting parameters, and process output parameters for rotary ultrasonic milling.     

ROTARY ULTRASONIC MACHINING OF TITANIUM ALLOY: EFFECTS OF MACHINING VARIABLES

Titanium and its alloys are finding prime applications in industries due to their unique properties. However, the high cost of machining is one of the limiting factors for their widespread use. Tremendous efforts are being made to improve the existing machining processes, and new processes are being developed to reduce the machining cost in order to increase the titanium market. However, there is no report on the systematic study of the effects of machining variables on output parameters in rotary ultrasonic machining of titanium and its alloys. This paper presents an experimental study on rotary ultrasonic machining of a titanium alloy. The cutting force, material removal rate, and surface roughness (when using rotary ultrasonic machining) of a titanium alloy have been investigated using different machining variables.     

旋转超声钻削加工的研究现状及发展趋势

针对硬脆材料加工孔过程中出现的各种问题,选择一种有效的加工方法显得尤为重要.而旋转超声钻削加工已经成为一种有效的特种加工方法,其应用前景可观.综述了旋转超声加工技术的加工机理及发展历程,概述了国内外学者在硬脆材料工艺特性及装备研发等方面的研究成果,重点阐述了近年来国内外研究者在旋转超声钻削加工孔工艺特性方面的主要研究成...     

旋转超声电解复合加工小孔的仿真加工

为研究旋转超声电解复合加工小孔的成型过程,进行了旋转超声电解复合加工小孔试验,得到了不同加工时间孔的截面,并根据试验参数,进行了基于ANSYS的二维仿真加工和三维仿真加工。对小孔的入口直径、底面直径和加工深度进行了对比分析,结果表明由于三维仿真加工中采用了管电极,并考虑了电解加工中阴极超声高频振动对电解液电导率的影响,故其仿真结果更加接近试验值,间接证明了旋转超声电解复合加工小孔三维仿真加工的可靠性,展示了不同时刻的三维加工型腔,为旋转超声电解复合加工的成型过程和成型规律的研究提供了参考。     

旋转超声钻削的切削力数学模型及试验研究

通过分析硬脆材料脆性断裂去除机理和旋转超声加工特点,确定旋转超声加工时单颗磨粒的切削时间、切削深度、切削速度及切削轨迹长度,建立旋转超声恒进给率钻削硬脆材料的切削力数学预测模型。光学玻璃加工试验研究表明,切削力随进给速度的增大而增大,随主轴转速的提高而减小;在高进给速度条件下,切削力对主轴转速的变化更为敏感,在低主轴转速条件下,切削力对进给速度的变化更为敏感;从而很好地验证了已建立的切削力数学预测模型。旋转超声加工和普通加工的对比试验表明,旋转超声钻削加工可以有效降低切削力,一定程度上减小出孔崩边尺寸,从而提高加工效率、降低加工成本。根据旋转超声加工的表面粗糙度值略高于普通加工,提出硬脆材料脆性断裂去除时磨粒实际切削深度决定加工表面粗糙度的判断。     

钛合金高速旋转超声椭圆振动侧铣削切屑特征和刀具磨损研究

难加工材料钛合金在采用传统铣削方式时,随着切削速度的增加,切削力和切削温度都迅速增加,使得切削条件恶化并加速刀具磨损,从而导致刀具过早失效。将超声椭圆振动加工技术引入到高速铣削中,进行了钛合金高速旋转超声椭圆振动侧铣削试验。从切屑特征以及刀具后刀面磨损两个方面研究了高速超声椭圆振动铣削参数匹配对钛合金加工的影响。首先基于高速超声椭圆振动铣削过程中刀具-工件的运动学特点推导出高速超声椭圆振动铣削加工参数与振动参数间的匹配关系,然后利用本实验室自行研制的超声椭圆振动铣削装置进行了不同参数匹配关系下的验证性切削试验。试验结果表明：合理的参数匹配使得超声椭圆振动铣削在高速条件下依然能够实现分离型断续切削加工。相比普通铣削加工,分离型的高速超声椭圆振动铣削能够获得更加微细的切屑,切削热能够被及时地带走;良好的切削条件使得刀具的后刀面磨损均匀而缓慢,从而延长刀具的使用寿命;高速超声椭圆振动铣削能够有效地提高生产效率。     

新型超声旋转磨削装置的研制

在叙述超声旋转磨削的基本原理及其工艺特点的基础上,介绍了超声旋转磨削装置的设计.设计出的超声旋转磨削装置可通过装置底座安装在适合的机床上,配合一定的控制设备,即可对ZrO2、Al2O3等难加工材料进行超声旋转磨削加工.     

超声加工技术的应用现状及其发展趋势

根据近年来超声加工技术的发展状况,综述了超声加工技术的应用现状及其发展趋势。超声加工技术具有其极强的切削能力、极小的切削抗力、极细微的光整能力以及极高的强化能力。国内外学者对超声振动系统中的超声换能器和变幅杆进行研究,目的在于增加系统的功率与变幅杆的振幅,以及适用于特定的加工环境。超声加工技术以其工艺优势在难加工材料加工、深小孔加工、薄壁件加工、超声表面光整强化、超声焊接和磨粒冲击等加工领域获得越来越广泛的应用,并且其应用涉及半导体工业、高速列车、汽车制造、航空航天、光学元器件、医疗工业等产业领域。随着超声加工技术应用的日益普遍,超声复合加工、微细超声加工、旋转超声加工以及超声骨切削技术也将得到进一步的发展和运用。