超聲振動輔助銑削加工表面的摩擦學(xué)性能研究.pdf

1、由于超聲振動輔助切削具有降低切削力、提高刀具壽命、改善表面加工質(zhì)量等特點，越來越受到國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注。合適的表面織構(gòu)能夠有效改善摩擦副表面的摩擦學(xué)性能已經(jīng)成為廣泛共識。利用超聲振動輔助銑削加工技術(shù)進行表面織構(gòu)的研究迄今未見報導(dǎo)，本文將對沿進給方向超聲振動輔助銑削表面織構(gòu)的摩擦學(xué)性能進行系統(tǒng)的理論及實驗研究。
　　 對超聲振動輔助銑削加工過程進行運動學(xué)分析，建立超聲振動輔助銑削刀尖軌跡模型，并對刀尖軌跡進行模擬分析。研究結(jié)果表明，

2、超聲振動輔助銑削可以實現(xiàn)刀具與工件的短暫分離，但必須滿足以下條件:每齒進給量與超聲振幅的比值η＜2，超聲振動頻率與主軸回轉(zhuǎn)頻率之比λ不為偶數(shù)，其中λ為奇數(shù)時，刀具與工件的分離最為明顯。
　　 進行超聲振動輔助銑削加工鋁合金實驗，并對加工表面形貌進行分析，研究結(jié)果表明，普通銑削加工表面存在刀具與工件黏連與鱗刺現(xiàn)象，而超聲振動輔助銑削加工表面分布著鱗片狀的加工網(wǎng)紋，紋理規(guī)則、均勻，而且超聲振動輔助銑削加工表面的鱗片狀加工網(wǎng)紋尺寸、密

3、度等受主軸轉(zhuǎn)速、每齒進給量和超聲振幅的綜合作用影響，任何一個參數(shù)的改變都會引起加工表面形貌的變化。
　　 主軸轉(zhuǎn)速一定時，超聲振動輔助銑削加工表面粗糙度均大于傳統(tǒng)銑削加工(A=0μm)表面粗糙度，而且表面粗糙度隨著超聲振幅的增大而增大。在每齒進給量和超聲振幅相同的條件下，主軸轉(zhuǎn)速為3000r/min時的表面粗糙度稍大于主軸轉(zhuǎn)速為5000r/min時的表面粗糙度。
　　 對超聲振動輔助銑削加工表面進行摩擦磨損實驗研究結(jié)果表

4、明，在磨合階段，與傳統(tǒng)銑削加工表面相比，超聲振動輔助銑削加工表面的摩擦系數(shù)曲線波動明顯減小，摩擦穩(wěn)定性好，沒有明顯的過渡過程，并且超聲振動輔助銑削加工表面的摩擦系數(shù)值稍小于普通銑削加工表面。在正常磨損階段，與傳統(tǒng)銑削加工表面相比，在超聲振幅為5μm的條件下，每齒進給量為8μm/z時，超聲振動輔助銑削加工表面的摩擦系數(shù)、表面油膜承載能力及磨損率均有明顯改善，但當(dāng)每齒進給量為4μm/z時，表面摩擦系數(shù)、表面油膜承載能力及磨損率并的改善不明顯

5、。在超聲振幅為10μm的條件下，每齒進給量為4μm/z及8μm/z時，超聲振動輔助銑削加工表面的摩擦系數(shù)、表面油膜承載能力及磨損率均有明顯改善。
　　 通過Fluent軟件對超聲振動輔助銑削加工織構(gòu)表面的流體潤滑特性進行仿真研究結(jié)果表明，表面織構(gòu)影響流體區(qū)域上表面的壓力分布、流體流動狀態(tài)、流體上表面承載力及摩擦力。流體區(qū)域上表面的壓力曲線出現(xiàn)了上升下降的趨勢。織構(gòu)深度越大，寬度越小，Re值越大，越容易引起渦流等不規(guī)則流動。隨著d