【摘要】：超聲橢圓振動(dòng)切削通過在刀具上附加橢圓軌跡的運(yùn)動(dòng),使切削過程發(fā)生了根本性的改變,與普通切削和一維超聲振動(dòng)切削相比,超聲橢圓振動(dòng)切削在降低切削力、降低工件表面粗糙度和抑制毛刺等方面更具優(yōu)勢(shì)。現(xiàn)有的單激勵(lì)超聲橢圓振動(dòng)切削裝置結(jié)構(gòu)剛度較低,雙激勵(lì)及三維超聲橢圓振動(dòng)切削裝置結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,為了克服這些裝置存在的問題,充分發(fā)揮超聲橢圓振動(dòng)切削的優(yōu)越性能,研制了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、剛度更高的復(fù)合梁變幅桿單激勵(lì)超聲橢圓振動(dòng)切削裝置,并開展了相關(guān)切削加工的基礎(chǔ)研究,完成的主要研究工作如下:(1)開展了兩個(gè)簡(jiǎn)諧振動(dòng)合成橢圓振動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析,確定了單激勵(lì)情況下橢圓振動(dòng)的形成條件。建立了復(fù)合梁變幅桿橢圓振動(dòng)模態(tài)轉(zhuǎn)換數(shù)學(xué)模型,獲得了復(fù)合梁變幅桿輸出端的標(biāo)準(zhǔn)橢圓軌跡方程、X向和Y向上的振動(dòng)幅值、兩振動(dòng)之間的相位差和橢圓軌跡曲線。(2)完成了復(fù)合梁變幅桿單激勵(lì)超聲橢圓振動(dòng)切削裝置總體結(jié)構(gòu)的布局,對(duì)構(gòu)成單激勵(lì)超聲橢圓振動(dòng)換能器的超聲振動(dòng)換能器和復(fù)合梁變幅桿進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算。對(duì)單激勵(lì)超聲橢圓振動(dòng)換能器進(jìn)行了結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)模態(tài)分析、諧響應(yīng)分析、瞬態(tài)分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化,完成了復(fù)合梁變幅桿單激勵(lì)超聲橢圓振動(dòng)切削裝置的研制。(3)對(duì)復(fù)合梁變幅桿單激勵(lì)超聲橢圓振動(dòng)切削裝置輸出端X向和Y向上的振動(dòng)幅值、兩振動(dòng)之間的相位差和橢圓振動(dòng)軌跡進(jìn)行了測(cè)試,驗(yàn)證了復(fù)合梁變幅桿橢圓振動(dòng)模態(tài)轉(zhuǎn)換數(shù)學(xué)模型的準(zhǔn)確性。對(duì)單激勵(lì)超聲橢圓振動(dòng)切削裝置輸出端的橢圓振動(dòng)軌跡旋轉(zhuǎn)方向、負(fù)載情況下的驅(qū)動(dòng)力以及結(jié)構(gòu)剛度進(jìn)行了試驗(yàn)研究。(4)建立了橢圓振動(dòng)切削工件表面微觀形貌模型,揭示了切削速比、橢圓軌跡傾斜角度、刃口鈍圓、刀尖圓弧等多個(gè)參數(shù)對(duì)工件表面微觀形貌的影響規(guī)律,并對(duì)橢圓振動(dòng)切削工件表面微觀形貌模型進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。對(duì)復(fù)合梁變幅桿單激勵(lì)超聲橢圓振動(dòng)切削和普通切削進(jìn)行了有關(guān)工件表面毛刺、工件表面粗糙度、切屑形態(tài)、切削力的對(duì)比試驗(yàn),驗(yàn)證了復(fù)合梁變幅桿單激勵(lì)超聲橢圓振動(dòng)切削的優(yōu)越加工性能。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG506
【圖文】：

moto 和 Moriwaki 提出超聲橢圓振動(dòng)切削技術(shù)以來，超物、化工、汽車等多個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用[1-6]，這碳化鎢[10-12]，多晶硅[13]，纖維增強(qiáng)聚合物復(fù)合材料[14]，加工，并取得了優(yōu)異的切削加工效果，是一項(xiàng)具有廣闊切削通過在刀具上附加橢圓軌跡的運(yùn)動(dòng)，使切削過程發(fā)振動(dòng)切削過程中刀尖運(yùn)動(dòng)軌跡，在橢圓振動(dòng)切削過程的接觸和分離，當(dāng)?shù)毒唠x開工件過程中，刀具后刀面不表面的加工質(zhì)量，且刀具前刀面相對(duì)切屑的運(yùn)動(dòng)發(fā)生了的降低，還有助于切屑的流出[7,9,20-21]。相比普通切削和具有降低切削力[22]、降低切削溫度、減低刀具磨損[13,17]、顫振[24]、提高切削穩(wěn)定性、降低表面粗糙度、提高加工優(yōu)點(diǎn)。因此，對(duì)超聲橢圓振動(dòng)切削進(jìn)行深入研究，對(duì)重要意義。

信號(hào)進(jìn)行激勵(lì)，控制難度低，避免了兩相或多相電源開發(fā)費(fèi)用，簡(jiǎn)化了控制電路及超聲電源結(jié)構(gòu)制電路及超聲電源體積，易于實(shí)現(xiàn)控制電路及超作性能更加穩(wěn)定，應(yīng)用前景廣闊。因此，對(duì)單激開發(fā)功率容量大、能量轉(zhuǎn)換效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，簡(jiǎn)單和振動(dòng)性能穩(wěn)定的單激勵(lì)超聲橢圓振動(dòng)切削域的應(yīng)用和推廣，具有一定的學(xué)術(shù)研究?jī)r(jià)值和實(shí)術(shù)的發(fā)展本宇都宮大學(xué)的隈部淳一郎于 20 世紀(jì) 50 年代提示，刀具在一維方向上進(jìn)行往復(fù)簡(jiǎn)諧振動(dòng)，使刀接觸、分離，進(jìn)而完成工件的振動(dòng)切削。同時(shí)，增強(qiáng)工件剛性化和降低表面粗糙度的效果，又通果。后來，Weber H 等人[38]通過車削實(shí)驗(yàn)還證實(shí)的效果，且加工脆性材料時(shí)相比普通切削具有較

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2730882