超声振动铣削运动学及其对切削力的影响

为了改善微细铣削的加工条件,研究了利用超声振动辅助微细铣削对切削力的影响.基于对刀具轨迹的运动学分析,讨论了利用超声振动辅助微细铣削时实现刀具-工件分离的必要参数条件,以2A12为实验工件材料,通过超声振子带动工件沿进给方向进行超声振动,并采用多组参数进行了铣槽实验.实验结果分析表明,采用合理的切削及振动参数配比,进给方向超声振动辅助微细铣削可改变刀具-工件的相对运动方式,实现分离型断续铣削,可获得近似脉冲状切削力并有效减小切削力的均值,选择合理的振幅可明显减小进给方向切削分力峰值.     

超声振动铣削碳纤维复合材料铣削力的试验研究

采用多因素正交试验法对碳纤维复合材料进行超声铣削和普通铣削的加工试验,研究了在不同切削参数下该材料铣削力的变化规律,使用Kistler测力仪对本试验进行测量,得到了铣削速度、每齿进给量、切削深度对铣削力的影响规律.研究结果表明:随着铣削速度、每齿进给量、铣削深度的增加,两种铣削方式下的铣削力都随之增加,但超声铣削产生的铣削力低于普通铣削产生的铣削力.     

基于动态断裂力学的超声振动切削分析与仿真

为了解释超声振动切削所具有的切削力小等优点的产生原因,进行了超声振动切削的切削机理研究.文中采用动态断裂力学的方法,分析切削过程中由于引入振动所产生的冲击作用,引起了工件内部的动态应力强度因子的变化.利用理论分析与数值仿真相结合的方法,从力学的角度给出切削区产生断裂,从而形成切屑的机理.仿真结果说明了超声振动切削机理:由于振动加入所带来的动态效应使得切削区材料更易发生断裂,导致振动切削力下降.在上述分析基础上,给出了振动切削中正确选择振动参数的方法.     

超声振动高速铣削SiCp/Al复合材料的切削力及刀具磨损特性

颗粒增强铝基复合材料由于其优异的性能,在航空、航天及军事等领域得到广泛应用,但材料的难加工特性限制其进一步应用.采用超声高速铣削对高体分SiC颗粒增强铝基复合材料进行了实验研究,研究了超声切削参数对铣削力的影响,分析了超声加工时的刀具磨损情况和机理.研究发现采用超声铣削可以有效地减小切削力,得出了超声加工SiC颗粒增强铝基复合材料的合理切削用量.同时,超声铣削很大程度上降低了磨料磨损和粘结磨损,提高了刀具的使用寿命.     

薄壁零件高速铣削振动影响因素研究

铣削振动埘薄壁零件的加工过程有很人的影响.进行了薄壁件动态特性分析工艺试验,在不同走刀顺序、小同切削参数下进行了振动位移动态信号分析,对试验结果进行了讨论;研究了几种切削参数对薄壁零件加工颤振的影响,通过对比,得到了系列有益的结论:为了保证薄壁零件加工过程的平稳和加工质量,应采用火径向切深、小轴向切深的切削方式、选择合适的每齿进给量和切削速度等,为进一步研究薄壁件切削加工动态特性、进行切削参数优选奠定了基础.     

超声振动车削试验与理论分析

超声振动切削作为一各新颖的切削方法，在核工业机械加工中也有发展前途。本文简要介绍了超声振动车削的试验装置及试验结果，并对其结果进行了理论和运学分析。     

超声辅助振动工具阴极的超声振动装置研究

提出采用超声辅助振动工具阴极实现小初始加工间隙电解去毛刺加工。设计了一种安装在针阀体喷孔脉冲电流电解去毛刺试验装置的超声辅助振动阴极结构。对超声振动装置的超声波发生器和超声波振动系统进行了研究。通过针阀体喷孔电解去毛刺试验结果表明:超声辅助振动阴极结构有利于减小间隙误差,从而喷孔内入口处倒圆半径偏差得以减小,流量分散度有所降低。     

刀具几何角度对高速铣削性能影响的仿真分析

切削力和切削温度是影响刀具耐用度及被加工表面质量的重要因素,其中刀具几何角度在金属切削加工过程中对切屑的形成、切削力的大小以及散热条件等影响很大。因此,合理地选择刀具几何角度对提高刀具使用寿命和生产效率、降低生产成本具有重要意义。以铝合金7075-T651高速铣削为研究对象,借助金属切削工艺软件AdvantEdge对铣削加工进行模拟仿真,得到加工过程中切削力和温度随时间的变化关系,并结合单因素法,分析了不同刀具角度的选择对切削力和切削温度的影响。该结果为高速铣削刀具几何角度的选择提供参考。     

超声振动辅助微镦粗仿真及试验研究

为改善材料塑性,降低微镦粗成形力,延长模具寿命,提高微镦粗成形质量,开展了超声振动辅助微镦粗研究.对紫铜超声振动辅助微墩粗进行建模仿真,研究超声参数对微墩粗成形力、试件变形的作用规律;搭建超声振动辅助微成形平台并进行试验,获取不同超声功率下紫铜微镦粗成形力曲线和成形件表面形貌、尺寸等参数.仿真结果表明:超声振动使微镦粗成形力降低,试件变形增大,且成形力降低量、试件变形增大量与超声振幅成正线性关系,与超声频率成非线性正相关.试验结果表明:超声功率越大,微镦粗成形力降低值越大;超声功率小于1.5 kW,超声功率越大,成形件表面越平整;超声功率大于1.5 kW,超声功率越大,成形件表面越粗糙;超声功率小于1.8 kW,超声功率越大,成形件鼓形越小,成形越均匀;超声功率达到1.8 kW后,成形件变形集中在两端,微镦粗成形严重不均匀.仿真和试验研究表明,超声振动可以降低微镦粗成形力,加速材料塑性变形,提高微镦粗成形效率,改善成形件表面形貌,减小微镦粗鼓形并提高微镦粗均匀性.     

三维切削中动态切削刚度的研究

在二维切削加工系统切削过程动刚度研究的基础上,通过对三维切削加工系统动力学模型的理论分析,给出了三维切削动刚度及动态切削力系数的解析表达式。     

应用小波研究动态铣削力及预报铣削颤振

在铣削条件下,利用PC I-1712高速数据采集卡进行数据采集,应用小波分析进行数据处理,分析研究了铣削力信号的分解与重构,根据铣削力的主要频率,得到不同频带重构的动态铣削力信号,通过分析重构后的动态铣削力信号,发现产生了铣削颤振,并依据动态铣削力信号概率密度的变化预报颤振原则证明了铣削过程产生了铣削颤振现象,因而可以利用动态铣削力的变化初步预报铣削颤振.     

SAPMAC法蓝宝石单晶的生长、检测与超声震动加工

分析SAPMAC法生长大尺寸蓝宝石晶体的工艺技术,并对制备的晶体质量进行了检测与分析.研究结果表明:采用SAPMAC法生长的蓝宝石晶体结构完整,FHWM值很小,只有11arcsec;缺陷密度在102/cm2水平,纯度高于99.995%,常温下晶体在3～5μm波段红外透过率高于85%;用超声振动加工技术对大尺寸蓝宝石单晶进行加工,设计了专用金刚石磨削复合刀具,提高了加工效率.     

大功率超声振动拉拔钛合金丝材的实验研究

为促进超声振动拉丝技术的实际应用,解决难拉拔材料的丝材加工问题,建立1套大功率超声振动拉丝实验系统,系统由超声波电源、换能器、变幅杆、传振杆、拉丝模、拉丝机等组成。通过对钛合金丝材未经预处理的直接拉拔实验,考察在实际拉丝加工过程中,超声振动对拉拔力和丝表面质量的影响。实验结果表明：当振幅达到一定值后,能使拉丝机的张力调节周期延长3倍以上,有效减少丝材的不均匀变形,使拉丝过程趋于稳定;当拉拔速度为670mm／s时,可使拉拔力减小近15％,改善丝材的表面质量。     

超声振动拉丝的有限元模拟研究

超声振动拉丝可以解决难拉拔材料和细微丝的拉拔问题.然而,由于超声振动拉丝的高速度,按照传统的实验方法,很难解决超声振动拉丝机理的进一步分析和理解.因此,尝试采用有限元方法对超声振动拉丝过程进行仿真.从机理上研究超声振动对拉丝过程的作用效果及影响,分析有关超声拉丝的规律及结论.仿真过程采用ANSYS有限元分析软件.结果表明,超声拉丝使变形更加均匀,更有利于发挥材料的塑性;在相同拉丝速度下,应力和拉拔力都有很大程度减小.可见,超声波拉丝可以提高生产效率、并降低成本.研究成果及结论可使超声拉丝理论更加完善.     

3-D finite element computation and dynamic modal analysis on ultrasonic vibration systems

Stress and modal analyses are performed on an ultrasonic vibration system by means of a 3-dimensional finite element computation and dynamic modal analysis code "Algor" The system consists of an edge-cracked specimen linked elastically with one or two amplifying horns which come into resonant longitudinal vibration at 20kHz.Operating principle of the ultrasonic fatigue machines and experimental procedures for ultrasonic fatigue crack growth studies are briefly presented.     

超声珩磨装置振动子系统的振动特性研究

为进一步研究超声珩磨装置的挠性杆-油石座振动子系统的"局部共振"现象,把挠性杆和油石座视为动力学意义下的独立环节,将超声珩磨装置的挠性杆-油石座振动子系统简化为由挠性杆和油石座环节串联组成的振动系统。以等截面直杆的振动理论为基础,建立了此振动子系统的自然频率和振动位移的计算公式。结果表明:理论计算与试验结果比较接近,能够方便地解释超声珩磨装置振动子系统的"局部共振"现象,为合理设计挠性杆-油石座振动子系统的参数提供了理论依据。     

超声波轴承用压电换能器模态分析及实验研究

设计了超声波轴承用压电换能器,确定所采用的压电换能器的相关参数,并采用有限元法进行压电换能器的振动模态分析,确定压电换能器辐射端面与其他零件组成摩擦副时产生最佳减摩效果的振动模态,并通过实验研究加以验证.研究表明,压电换能器处于纵向振动状态时产生的减摩效果最好.实验证明,超声振动具有良好的减摩性能,同种材料形成的摩擦副,在超声振动状态下静摩擦系数比非振动状态下降低了70%.