弱刚度系统轴向超声振动镗削试验研究

航空发动机制造中存在许多弱刚度系统,其中最典型的是深孔镗削系统。深孔镗削由于刚度弱,加工易颤振,制造精度不易保证。文中设计了轴向超声振动镗削系统,在不同主轴转速和进给速度条件下进行对比试验,证明了轴向超声振动镗削相比普通镗削,能够减小切削力,抑制颤振,起到提高系统刚度的作用;孔径精度,内孔表面粗糙度等指标也得到了明显提高。同时轴向超声振动镗削还具有断屑功能,可以有效地解决深孔镗削中堵屑问题。

高速超声振动切削钛合金可行性研究

钛合金由于其出色的机械性能广泛的应用于航空航天结构组件中。但较低的机械加工性使得钛合金切削速度低,即使在使用先进的切削刀具时,也因切削高温而难以进行高速切削加工。断续切削是一种有效地降低切削温度和改善切削质量的方法,作为典型的断续切削方法,传统超声振动切削(Traditional ultrasonic vibration cutting,UVC)和椭圆超声振动切削(elliptical ultrasonic vibration cutting,EUVC)已取得了显著的加工优势。但振动切削临界速度限制了它们的应用仅在低速切削场合。因此一种新的超声振动切削方法被提出,即高速超声振动切削(High-speed ultrasonic vibration cutting,HUVC),此时刀具的振动方向与进给方向平行。当切削速度远远超过UVC和EUVC方法的临界速度时,刀具和工件依旧可以在一定的条件下实现分离。从而HUVC方法实现了宏观上的高速切削和微观上的断续切削,提升了钛合金的切削加工性。首先,HUVC方法的原理在文中给出,随后通过一系列使用普通切削(Conventional cutting CC)方法和HUVC方法的高速切削Ti-6Al-4V合金的对比试验来验证HUVC方法的可行性。试验结果表明,因刀具磨损的显著下降,HUVC方法的刀具寿命可最大提升300%。此外,相比CC方法,HUVC方法的切削效率可以显著提升90%,切削力最大下降50%并在连续的切削加工过程中获得更佳的表面质量。

超声振动改善深孔镗削加工质量

深孔加工在航空发动机制造过程中广泛存在,由于其刚性弱,静态让刀量大,导致加工颤振和刀具磨损严重,使得其加工质量难以得到保证。超声振动切削作为一种特种切削加工手段,具有降低切削力,提高系统刚性和抑制加工颤振等优势。将超声振动应用于深孔镗削,进行了断屑条件验证,孔径误差测量,已加工表面粗糙度测量以及表面形貌观测等试验。试验结果表明,超声振动镗削能够有效缓解深孔镗削过程中的堵屑问题,减小孔径误差和表面粗糙度,抑制切削颤振,从而改善深孔镗削加工质量。

薄壁盘类零件超声振动车削实验研究

薄壁盘是典型的弱刚度轻量化零件,其壁厚很薄(最薄处仅0.3 mm),型面面积较大,故刚性较差。在切削过程中,切削力导致的型面变形是薄壁盘类零件加工的主要难题,传统加工方法很难得到高精度和高质量的产品。利用超声振动切削技术尝试进行弱刚度薄壁盘加工,在自行搭建的实验平台上对超声振动车削和普通车削加工薄壁盘进行对比实验。结果表明:与普通车削相比,超声振动车削可显著减小切削力和切削变形,大幅提高加工质量,同时具有断屑特性,是加工薄壁盘类零件的有效方法。

高精度薄壁面齿轮制造误差分析及夹具设计

某型号面齿轮为薄壁零件,插齿加工过程中受切削力极易变形。针对面齿轮的结构特点,分析了面齿轮加工过程受力情况,借助于车削力计算公式计算了插齿切削力的大小,利用有限元法计算了加工过程中的变形量,根据计算结果设计了一种面齿轮插齿专用夹具,实践证明该夹具具有结构简单,制造方便,夹紧变形小,加工时能确保满足工件加工精度要求等特点,可推广使用。