超聲波銑削加工原理及相關技術研究.pdf

1、該文利用自行改裝的超聲波銑削加工機床進行了超聲波銑削加工實驗，對超聲波銑削加工機理與工藝進行了深入研究，豐富和完善了超聲波加工技術現(xiàn)有的理論成果。 在傳統(tǒng)超聲波加工工藝規(guī)律研究的基礎上，探索了在工具作高頻振動和旋轉(zhuǎn)運動以及機床進給三種運動綜合作用下超聲波銑削加工的材料去除機理。加工過程中材料的去除同時具有沖擊、磨蝕和空化三種作用，由于工具的旋轉(zhuǎn)運動和機床進給運動，為壓痕裂紋的產(chǎn)生和擴展提供了有利條件，從而使得脆性材料的裂紋產(chǎn)生與

2、擴展可能性增加，材料去除率增大?；趬汉蹟嗔牙碚?，建立了的超聲波銑削加工材料去除率理論模型，從模型可以看出材料去除率與加工靜壓力、磨料尺寸、濃度、工具尺寸、工件材料性能等參數(shù)有關。 變幅桿的頻率方程是變幅桿幾何尺寸合理化設計的主要依據(jù)，針對現(xiàn)有的復合變幅桿理論公式只能表示出相鄰兩端桿間的關系，無法對各部分進行全面分析的問題，從變截面的桿的波動方程出發(fā)，利用四端網(wǎng)絡法，推導出帶圓錐和指數(shù)過渡段的階梯形復合變幅桿的頻率方程和放大倍數(shù)

3、通用公式，該公式能夠表示出復合變幅桿三段間的關系，便于復合變幅桿的設計和性能分析。同時，設計并制作了圓錐和指數(shù)過渡的階梯形復合變幅桿，實驗表明，其他條件不變，改變復合變幅桿小端圓柱部分的長度L3，對其頻率值影響很大，L3長度減小，頻率值增大，可以此對變幅桿進行適當?shù)男拚?研究了工具尺寸及材料性質(zhì)對變幅桿固有頻率和放大系數(shù)的影響，實驗表明，隨著工具長度、直徑的增加，變幅桿頻率f呈下降趨勢，欲使變幅桿安裝工具后頻率保持不變，可適當

4、減小變幅桿末端長度再安裝工具。推導出安裝簡單工具后復合變幅桿諧振頻率、振幅等性能的通用公式，為變幅桿及其加工工具的設計、制作提供了理論依據(jù)。 最后，利用改裝的超聲波數(shù)控加工機床進行了超聲數(shù)控鉆孔的實驗研究，對超聲波數(shù)控鉆孔中存在崩邊現(xiàn)象、工具損耗嚴重、加工效率較低等問題提出了改善措施。分析了超聲波銑削加工中工具損耗現(xiàn)象以及損耗產(chǎn)生的原因和機理，實驗研究了各種加工參數(shù)對工具損耗的影響。通過分析比較得出，按運動軌跡長度進行工具縱向損

5、耗補償?shù)姆椒ㄝ^適合于超聲波銑削加工過程。用大量實驗得出了基于分層制造原理的超聲波銑削加工技術的工藝規(guī)律，實驗表明超聲波銑削加工方式是可行的，工具的縱向損耗補償可以較好的實現(xiàn)。 與傳統(tǒng)的超聲波加工相比，超聲波銑削加工大大地簡化了超聲波加工工藝過程的控制，拋棄了超聲波加工制作復雜工具的必經(jīng)之路，提高了整個系統(tǒng)加工的柔性，從而進一步降低了成本。但是該加工方式，加工效率有待于提高，這種加工方式適合于中小型腔、薄型面，復雜曲線型面和組合型