非对称结构单激励超声椭圆振动车削系统振子研究

采用在变幅杆上开槽的方式设计了一种非对称结构单激励超声椭圆振动车削系统振子,利用有限元分析软件ANSYS对该振子进行了结构动力学分析,并对其样机进行了阻抗测试和动态特性测试,验证了其单激励超声椭圆振动效果和车削系统设计方案的可行性.     

超声振动车削的有限元仿真及参数优化

基于超声振动切削中的关键参数振幅、振动频率和切削速度,针对如何确定其最优值的问题,以典型的难加工材料不锈钢作为研究对象,利用ABAQUS建立有限元模型,通过数学模型和试验数据验证有限元模型的准确性,并结合优化软件ISIGHT进行联合优化,采用全局优化中的Evol进化优化算法得到超声加工中的最优刀具参数和最优切削参数。     

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。     

超声振动辅助车削切削温度场分析

通过数值模拟的方法研究了超声辅助振动车削中刀具温度场分布及切削热变化规律,并对仿真结果进行了试验验证。利用红外温度传感器测量了超声辅助振动切削过程中刀具前刀面上不同位置的温度值,该模拟反应了刀具的温度场分布,试验结果验证了仿真结果的准确性。     

刀具刃口半径对超声振动辅助车削影响研究

基于商业有限元软件Deform2D,以航空Al6061为研究材料,采用J-C本构模型,建立超声振动辅助车削有限元模型,分析刀具刃口半径改变时等效应变、等效应变率、等效应力、温度和切削力的变化规律。研究结果表明,刀具刃口半径的变化对最大等效应变、最大等效应变率的影响最大,对最高温度的影响次之,对最高等效应力的影响最小;超声振动辅助车削过程中,由于X方向为切削方向,故X方向的平均切削力比Y方向的平均切削力要大得多,且随着刀具刃口半径的增大而先增大、后减小,而Y方向的平均切削力由于Y向振动的影响,无特定变化规律。     

双激励二维超声振动切削装置设计

设计一种垂直型的双纵向超声波椭圆振动切削装置,通过特制的柔性金属机构连接两组纵向复合式换能器。运用解析法确定了换能器和变幅杆的结构尺寸。在此设计基础上,利有限元分析方法对双纵向超声波椭圆振动系统做了模态分析和谐响应分析,得到了能满足振型、节点位置、频率要求的系统模型。谐响应分析结果表明:(1)该系统能够合成超声波椭圆轨迹;(2)刀具输出与换能器输入的两相振动相位差非常接近;(3)通过调节激励信号的相位差可以改变超声波椭圆轨迹的形状。     

超声振动车削中复合变幅杆的设计与研究

为了解决单一形状的变幅杆有时无法满足超声振动车削中实际需要的问题,运用传输矩阵法推导了一种三段式复合变幅杆空载时的频率方程和放大系数一般公式;依据公式结合matlab软件完成了该三段式复合变幅杆的设计。应用有限元仿真软件Ansys对该复合变幅杆进行模态分析和谐响应分析,通过比较验证了传输矩阵法计算的准确性。最后,利用该仿真软件研究了车削刀具对变幅杆共振频率的影响并对变幅杆的尺寸进行了修正以使其满足超声振动车削的实际需要。以上的分析计算为超声振动车削变幅杆的设计修正及车削刀具的选用提供了理论依据。     

功率超声车削加工装置的设计与仿真分析

根据功率超声振动车削的加工特点,在原有设备的基础上,改进并设计了适于镁铝合金加工的纵向超声振动车削装置,该装置由压电换能器、复合变幅杆、换能器外壳、刀具、刀具安装部分和装置安装部分组成,并对变幅杆和整个装置系统进行模态分析,得到变幅杆和整个装置系统的共振频率分别为21.611KHz和18.236KHz,分析结果符合设计要求,为进一步实验打下了基础.     

自激振动对超声振动车削的影响

分析了超声振动车削中产生自激振动的原因，并提出了减小自激振动的措施。     

基于有限元法和田口法的Inconel718超声椭圆振动切削参数优化

采用Advant Edge软件建立了Inconel 718超声椭圆振动车削有限元仿真模型。对比试验数据验证了有限元仿真模型的正确性。基于田口法,结合有限元法和部分析因法设计试验,获得了Inconel 718超声椭圆振动辅助车削过程中五个因子(切削深度、进给量、振动频率、振幅和切削速度)间以主切削力为指标的交互效应显著状况。根据五个因子间的交互效应显著状况并结合有限元法设计田口试验,引入田口法的信噪比分析,研究了这五个因子对主切削力的影响规律。根据各水平下各因子的信噪比分布,获得这五个因子有利于降低主切削力的最优参数组合。最后,通过对比仿真值与田口预测值,验证了田口法运用信噪比优化参数的有效性。     

超声振动切削加工振幅的简易测量

超声变幅杆振幅位移是超声振动加工中表征功率超声系统输出声功率大小的重要性能指标,常用测量方法或者测量精度差,或者仪器昂贵、不易操作。本文介绍了超声振动数控加工振幅的两种简易测量方法,该方法具有仪器简单、操作简便和便于在加工现场测量、结果相对准确等优点,对于超声变幅杆的振幅测量具有实用性和可行性。     

超声振动车削组合系统的共振分析

对超声振动车削系统进行了合理分解 ,分析计算了各子结构 (部件 )的机械阻抗 ,然后应用机械阻抗综合法求得组合系统的共振频率 ,为在试验中寻求系统的谐振点提供了理论依据。经过计算发现 ,变幅杆的长度对系统振动频率的影响不如弯曲刀杆显著。     

超声辅助切割橡胶试验研究

针对超声切割橡胶过程中切割表面质量的影响因素进行了试验研究,研究结果表明,进给速度和裁刀的几何角度是影响橡胶切割表面质量的主要因素,最佳进给速度是14.5mm/s;切割温度决定了切割质量,最佳切割温度为60℃-65℃;优化切割参数可以改善表面质量,总结了超声辅助切割橡胶的基本规律,研究结论对轮胎制造工艺的割胶操作工艺具...     

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。     

奥氏体不锈钢的超声振动切削研究

通过正交试验研究了超声振动切削不锈钢材料 (1 Cr1 8Ni9Ti)时切削用量和刀具材料对刀具寿命的影响 ,并与普通切削进行了对比试验 ,阐明了不锈钢加工采用超声振动切削的优越性 ,给出了合理的切削用量和合适的刀具材料     

超声椭圆振动车削的切削特性

为了深入研究超声椭圆振动切削特性及其应用前景,通过建立超声椭圆振动切削模型,根据运动学方程,分析和推导出了切削占空比、振纹高度、振动频率、振幅之间的关系,揭示了超声椭圆振动车削表面粗糙度、加工精度、加工效率之间的相互关系。通过切削力和表面粗糙度试验对推导出来的结果进行了验证,试验结果表明有效减小切削力是超声椭圆振动切削加工应用的主要优势。     

星载复杂结构钛合金薄壁件超声振动切削研究

为了实现轻量化设计,航天器常采用复杂结构钛合金薄壁件作为承载、连接和定位元件,但是这类零件在切削过程中容易产生刀具磨损和变形,导致加工精度低,难以满足工作要求.基于钛合金薄壁件切削特性研究,采用超声振动金刚石车削方式控制切削力、装夹力引起的加工变形和残余应力,通过在线补偿修正刀具磨损误差;对壁厚(3～5)mm的典型星载钛合金薄壁件进行椭圆形超声振动切削,尺寸精度达到5μm,圆度误差为2.83μm,满足加工精度和稳定性要求.     

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。