超声纵振辅助螺旋铣削内壁形貌预测模型

超声纵振螺旋铣削工艺可以显著提高加工质量,然而其复杂运动学关系会导致已加工表面产生较之于传统螺旋铣削更为复杂的形貌。为了对这一工艺生成的孔内壁加工表面进行形貌预测和规律提炼,本文提出了超声纵振螺旋铣削的表面形貌预测模型及其可视化方法,并设计了验证试验,对波浪纹织构、尖峰、分割层3类典型表面特征进行对比,发现仿真和试验的吻合度良好。随后,本文利用该模型评估了振幅、转速、公转进给和切向进给对表面形貌的影响。研究结果表明,超声振动的振幅导致侧壁形成的波浪纹形貌,且主轴转速的增大导致了波浪纹织构变得稀疏。此外,切向每齿进给、每公转轴向进给和公转进给速度分别决定了斜向尖峰带的高度、分割层的间距和形貌的凸起高度。

Nomex蜂窝材料超声辅助加工圆盘刀的设计和工艺特性研究

通过有限元仿真技术研究了圆盘刀的外径、楔角和厚度3个因素对超声辅助加工系统的模态和谐振频率的影响规律;搭建了Nomex蜂窝材料工艺试验平台,开展了普通加工和超声辅助加工的对比试验,以切削力和表面质量为评价指标,分析了不同加工参数下超声振动作用对Nomex蜂窝材料加工效果的改善程度。结果表明,系统的谐振频率随圆盘刀的外径增大而减小,随厚度增加而增大,随楔角增大而减小,其中刀具外径和厚度的影响程度较大,可通过调整刀具外径和厚度进行系统频率的设计;楔角的大小影响刀具锋利度和刀具强度,应选择合适的楔角。超声辅助加工中的平均切削力比普通加工的平均切削力在刀具切宽方向和进给方向上分别降低了34.9%和50.5%,超声辅助加工的材料表面更加平整,毛刺更少,毛刺长度更短。