超声椭圆振动切削装置应用现状及发展综述

椭圆振动切削装置可很好地解决高性能材料的硬脆性加工难的问题。椭圆振动切削装置通过给刀具施加超声振动使刀具与工件分离,这种方式可降低切削力,提高工件表面的加工质量。该文首先介绍了该装置的切削原理,其次对其结构特点和研究现状做了分析,最后对该装置的性能特性进行了总结。目的是通过对这类装置的介绍和性能分析,使超精密加工领域的相关科研工作者和技术人员较好地掌握类似装置的性能特性,为后续加工装置的优化设计提供理论参考。

并联式椭圆振动切削装置的设计与优化

现有的椭圆振动切削装置普遍具有运动耦合现象,这直接影响了椭圆振动切削装置的加工性能。文中设计了一种并联式椭圆振动切削装置,建立了该装置的运动学模型,揭示了装置形成椭圆运动的工作原理。对装置进行有限元分析,得出现有装置的静力学性能。随后对该装置结构进行优化设计,优化后的装置解耦效果大大提高,利用响应面法对改进后的装置尺寸进行优化。通过对优化后装置进行有限元分析,对比了优化前后基体的最大行程和1阶固有频率,结果显示在保证刚度和材料许用应力的前提下,优化后的装置行程和1阶固有频率均得到了提高。相比于现有的椭圆振动切削装置,该装置实现了运动的解耦,大大提升了加工性能。

超声波振动切削装置实用设计研制法概要

本文简要介绍超声波振动切削装置设计研制的基本原则和实用设计研制方法。介绍了振动切削用发生器的性能特点及其保证方法,磁致伸缩换能器、变幅杆和弯曲振动杆等谐振元件的简便准确算法及设计、制造中的一些问题,可拆卸元件连接的基本原则和模式,谐振元、部件和装置的测试和试验方法。指出装置安装调试注意事项。对存在问题和努力方向作了探讨。比较系统地介绍了有关的文献资料。

新型超声振动切削装置研究

分析并计算了超声振动切削所需的功率 ,提出了采用高效的压电换能器以及直接驱动刀具振动的新型超声振动切削装置进行超声切削的新方法 ,实验结果表明 。

基于压电迟滞模型的非共振椭圆振动切削装置控制研究

根据所研制的一种典型结构的非共振椭圆振动切削(Elliptical Vibration Cutting,EVC)装置,考虑压电叠堆在非共振EVC装置表现出来的动态迟滞特点,对静态PI迟滞模型进行分段动态化权值处理,构建动态PI迟滞模型描述非共振EVC装置各轴向输入电压与输出位移的关系。通过对迟滞模型的求逆建立非共振EVC装置的前馈控制器,为进一步提高控制系统的精度与稳定性,引入PID反馈环节,用前馈逆控制器加PID反馈的复合控制方法控制非共振EVC装置各轴向输出指定频率、幅值的正弦位移,进而使其合成的椭圆振动轨迹运动频率、轴长和倾角满足需求,实现对非共振EVC装置的控制。试验结果表明,非共振EVC装置在复合控制下能够在频率100Hz以下输出振幅、倾角可调,且运动误差低于3.5%的椭圆振动轨迹。

提升304不锈钢加工表面的单激励三维振动切削装置设计

为了解决传统成型加工过程中304不锈钢材料表面质量差､易产生毛刺等问题,设计了一种新型三维超声振动切削装置并进行了实验研究.首先通过对装置结构几何变形关系的分析,建立了刀尖的理论运动轨迹模型,通过Matlab对轨迹模型进行拟合并利用ANSYS对实际输出轨迹进行仿真分析,得到刀尖运动轨迹为空间中的三维抛物线.其次对装置进行有无超声振动切削实验,通过超景深系统和三维轮廓仪对已加工工件表面进行了测量和观察,发现超声振动切削下已加工表面粗糙度的算术平均高度明显小于普通车削的情况.结果表明:相较于普通车削,超声振动切削对于304不锈钢材料具有良好的加工性能.

超声椭圆振动切削技术及装置应用研究现状及进展

首先,阐述了超声椭圆振动切削技术、原理及其装置特点,着重论述了装置各构成部分的特点及其主要应用类型与材料。其次,分析了国内外学者在双激励、单激励方式下实现纵弯、纵扭、双弯曲和弯扭等复合超声振动装置结构设计及其优化方面的研究成果与进展,并且比较了超声椭圆振动切削与传统加工在加工性能、工件表面质量和加工精度等方面的加工优势与适用范围,以及不同超声振动装置在各切削加工中所能获得的加工效果。最后,对超声椭圆振动切削装置的发展趋势进行了总结和展望,指出该装置发展将朝着结合能场的方向发展。

大振幅超声振动辅助高速干切装置设计开发与性能测试

超声换能器是超声振动辅助切削装置的核心部件,为研制适用于高速干切的大振幅超声振动辅助切削装置,需先设计研制超声换能器。基于考虑刀具的二级放大超声换能器设计方法,遵循“变幅杆-超声换能器”一体式设计理念,结合ANSYS有限元软件的模态分析和谐响应分析结果,设计并研制了二级放大超声换能器。根据研制的二级放大超声换能器特性,系统设计并研制与其相匹配的超声波发生器、止转环、输电系统和刀柄壳结构。对二级放大超声换能器进行了阻抗分析和振幅测量等性能测试。对所设计研制的大振幅超声振动辅助高速干切装置开展实验测试分析,探究了其对难加工材料30CrMnSiNi2A加工表面质量的改善程度。结果表明:二级放大超声换能器纵向振动仿真结果与理论设计一致,二级放大超声换能器输出振幅稳定,在50%输出功率下纵振振幅为15.4μm,最大可达25.1μm,且输出振幅与功率百分比呈正相关,性能良好;所研制的大振幅超声振动辅助切削装置可大幅降低进给方向切削力和表面粗糙度,显著提高难加工材料加工表面质量,适用于难加工材料高速干切。

基于激振器的直线运动伺服系统

介绍了一种把激振器改造成高精度的快速直线位置定位装置的方法 ,并对改造后的装置进行了理论建模 ,所得到的模型为一个二阶的质量 -弹簧 -阻尼系统。在此基础上 ,分析了各参数对装置静态和动态性能的影响。在控制方法上 ,首先引进了速度反馈 ,以改善系统的动态响应 ;进而引入了位置反馈 ,既保证了动、静态性能 ,又提高了动、静态刚度 ,使之能用于实际生产。把该装置用于非圆振动切削 ,已取得了很好的效果。