振动参数对超声椭圆振动切削的影响

基于超声振动切削原理和金属切削原理,利用有限元软件MSC/MARC建立了二维热力耦合正交切削有限元模型,对超声椭圆振动切削45钢的切削机理进行了研究,得到了切削温度及切削力的瞬时变化规律.     

椭圆轨迹对超声波椭圆振动切削的影响

运用有限元仿真技术,从影响椭圆轨迹的参数入手,模拟了不同椭圆轨迹下TC4钛合金超声波椭圆振动切削过程,得到了不同椭圆轨迹下切削力和切削温度的变化曲线。经过对比分析,结果表明TC4钛合金超声波椭圆振动切削切削力、切削温度随相位差增大先减小后增大,切削力随切削方向、切屑流出方向振幅和振动频率的增大而减小,而切削温度随切削方向振幅增大而增大,随切屑流出方向振幅、振动频率增大而减小。     

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。     

超声椭圆振动切削闪耀光栅的三维形貌建模及控制方法

针对超声椭圆振动切削纳米级闪耀光栅工艺中光栅三维形貌难以精准预测及控制的技术难题,提出囊括合成切削轨迹、刀具三维几何特征及工件材料属性的光栅三维形貌迭代更新预测方法,并综合考虑最小切削厚度效应及后刀面与已加工表面间强犁压相互作用对其的影响规律。以间距为1μm,闪耀角为12°,高度为106 nm的理想光栅三维形貌为例,实现了基于上述方法设定相应工艺参数组合的光栅三维形貌确定性加工。试验结果显示光栅间距,闪耀角及高度的加工误差分别为1.1%,4.1%,15.0%,表明了所提出光栅三维形貌控制方法的可行性与准确性,并讨论了进一步提高加工精度的技术路径。此外,展示了累计切削行程超过10米后刀具切削刃区域无明显磨损,所加工光栅质量也并未随切削行程增加而出现恶化。     

新型单激励椭圆超声振动切削系统的研究

提出了一种新型的单激励纵弯复合椭圆振动切削系统的结构。通过理论分析揭示了实现振动方式转换的机理,提出了实现椭圆振动的条件和结构设计的方法。通过有限元动态数值模拟分析和实验验证了理论分析的结果。     

超声椭圆振动切削装置应用现状及发展综述

椭圆振动切削装置可很好地解决高性能材料的硬脆性加工难的问题。椭圆振动切削装置通过给刀具施加超声振动使刀具与工件分离,这种方式可降低切削力,提高工件表面的加工质量。该文首先介绍了该装置的切削原理,其次对其结构特点和研究现状做了分析,最后对该装置的性能特性进行了总结。目的是通过对这类装置的介绍和性能分析,使超精密加工领域的相关科研工作者和技术人员较好地掌握类似装置的性能特性,为后续加工装置的优化设计提供理论参考。     

超声椭圆振动切削难加工材料的研究进展

超声椭圆振动切削具有断续切削特性的切削优势,已成为国内外研究及应用的热点,尤其适用于脆性材料、复合材料等难加工材料的高性能制造加工领域。目前该技术的机理及对难加工材料的适配工艺方面仍不成熟,需要进一步地探索和实践。通过超声椭圆振动切削机理、特性以及对加工表面质量影响因素的分析,阐明了其在加工中低切削温度、低切削力、低损伤、高尺寸精度以及良好表面完整性的独特优势,综述了在塑性材料、脆性材料、复合材料等难加工材料领域的应用,为后续研究超声椭圆振动切削技术提供了参考。     

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。     

基于MQL的超声椭圆振动微切削Inconel718的机理研究

研究不同切削条件下的超声椭圆振动(Ultrasonic elliptical vibration,UEV)对Inconel718微切削性能的影响规律,讨论微量润滑(Minimum quantity lubrication,MQL)和UEV切削对加工性能的影响机理.针对微量润滑切削时的不同喷嘴角度,提出一种新的换热模型,...     

超声波椭圆振动切削技术

主要阐述了超声波椭圆振动切削原理和刀具椭圆振动系统;分析了超声波椭圆振动切削运动特性;介绍了超声波椭圆振动切削的实际切削效果。最后,对超声波椭圆振动切削技术进行了展望。     

不分离型超声椭圆振动切削试验研究

超声椭圆振动切削在分离切削区能够有效地降低切削力、抑制加工过程颤振、提高零件表面加工质量和延长刀具的使用寿命,为此已成功地应用于精密和超精密加工领域.为更充分发挥超声椭圆振动切削技术的优势,拓宽其应用领域,在深入分析椭圆振动切削过程和表面微观形貌形成机理的基础上,通过具体的切削试验验证超声椭圆振动切削在不分离区仍然具有降低切削力、抑制加工颤振、降低已加工表面粗糙度等优势特性.同时,不分离型超声椭圆振动切削的加工效率是分离型椭圆振动切削的2～3倍,进一步提高超声椭圆振动切削的加工效率.但是,这些特性在不分离切削区随着速度系数的增加而逐渐减弱,当速度系数大于3以后,这些切削优势特性基本消失.     

超声椭圆振动切削硬质合金脆性-延性转变临界条件研究

为了实现硬质合金的高效延性加工,联系硬脆材料表面生成裂纹的临界载荷与超声椭圆振动切削硬质合金的主切削力,建立超声椭圆振动切削硬质合金脆性-延性转变的临界切削深度模型,研究切削速度、刀具圆弧半径、椭圆振动频率、振幅、硬质合金的硬度、断裂韧性与临界切削深度的关系;通过仿切削刻划试验,验证了切削速度与硬质合金的硬度、断裂韧性对临界切削深度的影响规律;对比普通切削,超声椭圆振动切削有利于提高硬质合金的临界切削深度,在改善加工表面质量及精度的前提下,提高了加工效率。     

高比重钨合金超声椭圆振动切削去除机理研究

高比重钨合金作为一种难加工金属材料,其应用范围一直受限于其超精密加工水平。超声椭圆振动切削技术在高比重钨合金超精密切削加工中极具应用前景,通过切削去除机理研究,可推动其在高比重钨合金超精密切削领域中的应用。因此,首先对超声椭圆振动切削轨迹进行分析,结合瞬时剪切角变化,建立了超声椭圆振动切削弯矩及切削力模型,并基于上述模型,通过与常规车削相对比,对超声椭圆振动切削特性进行分析。然后,采用单晶金刚石刀具,进行高比重钨合金超声椭圆振动划擦实验和切削实验,并通过SEM、白光共聚焦显微镜、X射线残余应力分析仪等设备对材料塑脆特性、切屑厚度、切削表面残余应力及切削表面加工损伤等进行检测与分析。理论分析与切削实验表明,与常规车削相比,超声椭圆振动切削下材料去除尺度由微米量级减小为纳米量级,高比重钨合金表现出更强的塑性;随着剪切角变化,超声椭圆振动切削在材料去除过程中,会产生更大的向下的分力,在切削表面留下更大的残余应力;超声椭圆振动切削下,切削方向与材料断裂方向更为一致,结合锋利的单晶金刚石刀具,有利于实现高比重钨合金超精密切削。     

功率型椭圆超声振动切削机构的研究

通过对椭圆超声振动切削机构切削性能的研究,设计一种能在标准四工位刀架上安装、切削性能优良的功率型椭圆超声振动切削机构。该机构通过两轴振动机构的调幅联动,很好地克服了谐振型超声振动切削机构的椭圆振动轨迹生成的限制,很容易生成特定微小区域内的任意椭圆轨迹。正交设计使该机构安装便捷、适用加工对象范围广,切削参数要求低,便于推广使用。实验证明,该椭圆超声振动切削机构明显改善试件表面纹理,切屑排出顺畅,工件表面的粗糙度明显降低。     

椭圆振动切削的表面残余应力有限元模拟研究

基于ALE(Arbitrary Lagrange-Euler)网格划分方法建立了椭圆振动切削有限元仿真模型,模拟了椭圆振动切削过程中切削力的变化规律,并将模拟获得的切削力平均值与相同工艺参数下Kim等人[1]所做的超声椭圆振动切削V型槽实验获得的切削力平均值比较,验证了有限元模型的正确性。利用建立的二维有限元模型模拟了椭圆振动切削和普通切削表面残余应力的分布情况,对比结果表明,采用椭圆振动切削的工件已加工表面在一定深度内形成了分布均匀的表面残余压应力,而普通切削情况下工件已加工表面并没有形成有效的残余压应力,从而预测了椭圆振动切削不仅能够降低切削力、延长刀具使用寿命,还对提高工件表面完整性、增强疲劳寿命和抗腐蚀能力等具有显著的作用。     

砂轮磨削振动对工件表面形貌特征的影响研究

砂轮振动将会使得光学元件表面产生周期性波动,从而降低后续抛光工序的加工效率,增加光学元件表面的中频误差成分,影响光学元件的使用性能。本文针对平行磨削方式,研究了砂轮周期性强迫振动下的工件表面形貌特征,分析了砂轮与工件表面的干涉现象,以及加工参数对加工表面波纹度特征的影响。研究结果表明:加工参数满足一定的条件下,工件表面振纹小于砂轮本身振动振幅,通过合理选择加工参数有利于改善工件表面波纹度,提高加工表面质量。     

振动频率对超声辅助切削的影响

对超声辅助切削而言,刀具振动频率是一项至关重要的影响因子。本文从理论上分析了刀具振动频率对超声切削的影响,并利用有限元软件MSC.Marc建立了超声切削的二维正交热力耦合模型,通过有限元仿真研究了刀具振动频率对切削应力和切削温度的影响规律。     

切削振动条件下的表面轮廓仿真分析

对在切削振动条件下得到的表面轮廓进行仿真,分析其表面空间频谱,提出根据加工参数、切削振动与表面微观形貌的关系优选主轴转速以优化加工表面质量的方法