針對(duì)工程陶瓷傳統(tǒng)磨削制孔存在表面質(zhì)量較差等問題,對(duì)超聲振動(dòng)輔助加工及螺旋加工的工藝優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了歸納分析,提出了縱扭復(fù)合超聲振動(dòng)螺旋磨削制孔的加工方法。利用超聲加工機(jī)床和白光干涉儀及馬爾表面輪廓儀,對(duì)縱扭復(fù)合超聲加工、縱向超聲加工和普通磨削加工對(duì)孔表面質(zhì)量的影響情況進(jìn)行了研究;并進(jìn)一步探究了施加縱扭復(fù)合超聲振動(dòng)后超聲振幅、螺距、主軸轉(zhuǎn)速、螺旋進(jìn)給速度對(duì)加工孔表面質(zhì)量的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明:相比縱向超聲加工和普通加工,縱扭復(fù)合超聲加工有利于提高制孔表面質(zhì)量;縱扭超聲螺旋磨削加工超聲振幅、螺距對(duì)孔底和孔壁表面粗糙度的影響趨勢(shì)相似,主軸轉(zhuǎn)速及螺旋進(jìn)給速度對(duì)兩者表面粗糙度的影響趨勢(shì)總體上相反。

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圖1縱扭復(fù)合超聲振動(dòng)螺旋磨削制孔示意圖

縱扭復(fù)合超聲振動(dòng)螺旋磨削制孔示意圖如圖1所示。圖1中,刀具中心軸與加工孔的中心軸偏離一定距離,在工件沿X軸、Y軸的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和刀具沿Z軸進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的共同作用下,刀具以一定的進(jìn)給速度沿著螺旋線運(yùn)動(dòng);同時(shí),對(duì)刀具施加縱扭復(fù)合超聲振動(dòng)及主軸轉(zhuǎn)動(dòng),從而使磨粒與工件發(fā)生相互作用,實(shí)現(xiàn)材料的去除....

圖2超聲機(jī)床及檢測(cè)儀器

本次實(shí)驗(yàn)所使用的超聲機(jī)床及檢測(cè)儀器如圖2所示。從圖2中可以看到,縱扭超聲刀柄變幅桿上存在斜槽,其作用為將部分縱向超聲振動(dòng)轉(zhuǎn)化為扭轉(zhuǎn)超聲振動(dòng),實(shí)現(xiàn)縱扭共振[10]。

圖3不同轉(zhuǎn)速下加工方式對(duì)孔表面質(zhì)量的影響

由此可見,縱扭復(fù)合超聲加工有利于降低孔底和孔壁的表面粗糙度,提高制孔表面質(zhì)量,將可能成為一種更有效的制孔方式。因此,進(jìn)一步探究縱扭超聲振動(dòng)加工工藝參數(shù)對(duì)孔壁和孔底表面質(zhì)量的影響規(guī)律十分必要。

圖4超聲振幅對(duì)孔底和孔壁表面粗糙度的影響

造成孔底表面粗糙度變化的原因主要是因?yàn)樵龃蟪曊穹?材料脆塑轉(zhuǎn)變臨界深度增大[11],從而提高材料塑性去除的比例;同時(shí),一個(gè)周期內(nèi)磨粒與工件材料的分離時(shí)間占比增大,更有利于切屑排出及切削液進(jìn)入加工區(qū)域改善加工環(huán)境。因此,孔底的表面質(zhì)量得到提高。而造成孔壁表面粗糙度變化的原因主要是....

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