难加工材料纵扭超声振动辅助铣削加工研究进展

纵扭复合超声振动辅助铣削(LTUVAM)是在刀具轴向与扭转方向上施加高频微幅振动的一种辅助铣削技术,具有降低切削力与切削热、提高工件表面质量、提高表面残余压应力、减少刀具磨损等诸多优点。本文围绕难加工材料的铣削加工进行了系统综述。在设备制造方面,阐述了纵扭复合超声振动系统的结构设计方法与工作原理;在工艺开发方面,从LTUVAM的切削刃运动轨迹及切削特性入手,分析各类材料的切削加工性能,并总结了LTUVAM的优势及应用。最后,本文对LTUVAM的未来发展趋势进行展望。

纵扭共振旋转超声加工系统设计

针对目前纵扭共振超声加工系统中存在的振动方向单一、加工难度大等问题,该文设计一种新型螺旋槽式纵扭超声加工系统,通过数值计算法对纵扭超声加工刀柄进行了结构设计,运用有限元软件Workbench分析结构参数对超声振动系统谐振频率的影响规律,并在此基础上对纵扭超声加工系统进行瞬态分析。仿真结果表明,该旋转超声加工系统能够实现纵扭超声振动,且谐振频率与设计值误差为1.675%,振幅可达到预期要求。最后对该纵扭超声系统进行振幅测试,实验结果表明,纵振振幅为9.3μm,扭振振幅为4.5μm,验证了该文设计方法的合理性和正确性。

工具杆对超声扭转复合振动系统共振频率的影响

依据四端网络理论,利用机电类比方法,研究了具有类圆锥过渡段复合阶梯型变幅杆的超声扭转共振频率和与之相连接的工具杆长度和直径变化的关系.结果表明,随着加工过程中工具杆不断磨损,其长度和直径变化对系统共振频率影响明显.工具杆长度每缩短1mm,系统共振频率约升高700Hz;工具杆直径每减小1mm,系统频率约升高500Hz.这为超声扭转加工振动系统的设计及频率调节提供了参考依据.

超声复合振动系统中的“局部共振”现象──20年来的应用和机理分析情况

本文作者及当时合作者在《应用声学》的创刊号中报道了超声振动系统中“局部共振”现象的发现及其一项应用．２０年来，国内一些作者或者分别介绍了本现象在不同场合的应用，或者分别分析了这个现象的机理．值此《应用声学》庆祝创刊２０周年之际，本文回顾了这些前期工作，提出了自己的一种关于机理的观点，并对“局部共振”现象的实用意义作了新的评价，希望能进一步促进这个现象的应用和对它的讨论．

超声电解复合加工装置的振动系统优化设计

为设计精密超声电解复合加工深小孔装置的振动系统,设计了1/2波长超声振动系统和以局部共振理论为指导的工具系统。基于波动方程,分别建立1/4波长超声换能器和变幅杆的解析模型,得到换能器和变幅杆的结构尺寸。借助有限元分析软件ANSYS对理论设计的变幅杆和超声振动系统进行动力学分析、压电分析和优化设计,得到了变幅杆和超声振动系统的优化模型。分析结果表明,有限元法对变幅杆和超声振动系统的设计制作具有指导意义,缩短了设计周期,降低了设计成本,所设计的超声振动系统具有良好的性能。

基于局部共振理论的超声加工技术研究进展

为促进局部共振理论在超声加工中的应用和实现主动可控的加工制造,从局部共振现象的提出入手,分析了局部共振产生的机理,并对基于局部共振现象的非谐振理论进行介绍。分别论述了局部共振在简单和复杂振动系统中的应用以及非谐振设计理论在超声齿轮加工和超声磨削中的应用,并对基于局部共振理论的超声振动稳定性研究进行综述。基于局部共振的优势,就其在超声加工中值得关注的问题进行展望,为局部共振理论的发展提供参考。

超声珩磨传声系统局部共振设计方法研究

对超声珩磨传声系统的设计方法进行了理论和试验研究 ,结合实验中油石发生横向断裂的现象 ,对挠性杆 油石座振动子系统进行了全新简化并建立了数学模型 ,在此基础上以挠性杆 油石座振动子系统为例 ,阐述了局部共振原理及设计方法 .通过数值计算和实验结果的比较表明 ,局部共振原理设计方法的提出 ,为设计超声珩磨声学系统提供了

功率超声车削加工装置的设计与仿真分析

根据功率超声振动车削的加工特点,在原有设备的基础上,改进并设计了适于镁铝合金加工的纵向超声振动车削装置,该装置由压电换能器、复合变幅杆、换能器外壳、刀具、刀具安装部分和装置安装部分组成,并对变幅杆和整个装置系统进行模态分析,得到变幅杆和整个装置系统的共振频率分别为21.611KHz和18.236KHz,分析结果符合设计要求,为进一步实验打下了基础。

超声振动磨削工程陶瓷的磨削力试验研究

为了研究纵扭复合振动超声加工过程中重要加工参数对磨削力动态变化的影响规律,以超声振动磨削过程中产生的磨削力大小为研究对象,采用纵扭复合振动超声磨削加工工艺方法,搭建测力系统试验平台,研究不同加工参数下磨削工程氧化锆陶瓷材料产生的磨削力变化规律,试验结果发现:外加超声振动在一定程度上能强化磨削能力,减小磨削力,取较大进给速度和磨削深度会增大磨削力,使得磨削力波动明显,而主轴转速增大则会显著减小磨削力的产生。

局部共振机理的理论探讨

采用机械阻抗方法分析了超声加工系统中出现的局部共振现象 ,通过对变幅杆和工具杆组合系统的力学模型的分析计算 ,得出局部共振是超声加工系统中的某些振动频率和工具杆固有频率相接近时的现象 ,此时整个系统仍是全谐振的。