微銑削超聲振動(dòng)系統(tǒng)的建立及其振動(dòng)模式的仿真研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，功能、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可靠性高的微小型產(chǎn)品需求不斷增加，微銑削技術(shù)因具有高效率、高柔性、能加工復(fù)雜三維形狀和多種材料的特點(diǎn)被廣泛關(guān)注。但是，由于微銑削加工過程中存在顫振、刀具磨損等不良因素，工件表面加工質(zhì)量、刀具壽命等受到一定影響。針對(duì)微銑削過程中存在的上述問題，本文采用超聲振動(dòng)微銑削復(fù)合加工技術(shù)，并對(duì)其振動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)特性進(jìn)行了研究。
　　首先，本文從理論上對(duì)變截面桿一維縱向振動(dòng)和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)進(jìn)行了研究，并基于其波動(dòng)方程

2、，通過給定的邊界條件和初始條件，推導(dǎo)出了換能器和變幅桿的理論計(jì)算模型，設(shè)計(jì)了適合微銑削加工特點(diǎn)的半波長(zhǎng)超聲振子，并建立了微銑削超聲振動(dòng)系統(tǒng)。
　　其次，基于有限元方法對(duì)縱振和扭振變幅桿的振動(dòng)特性進(jìn)行了研究，并分析了其結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)工作模態(tài)的影響。在此基礎(chǔ)上對(duì)兩類變幅桿的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，并分析了其結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。同時(shí)，由于目前對(duì)于扭振變幅桿的研究較少，本文針對(duì)不同形狀和材料的扭振變幅桿的振動(dòng)特性進(jìn)行了研究，為扭振變幅桿的設(shè)

3、計(jì)提供了依據(jù)。
　　再次，針對(duì)微銑削在刀具上加振困難的特點(diǎn)，提出并設(shè)計(jì)了超聲橢圓振動(dòng)工作臺(tái)。討論了橢圓振動(dòng)工作模態(tài)的選擇及其激振原理，并建立了橢圓振動(dòng)軌跡的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型。采用有限元方法對(duì)超聲橢圓振動(dòng)工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并研究了其振動(dòng)特性，得到了橢圓振動(dòng)軌跡，進(jìn)而從仿真層面驗(yàn)證了上述理論分析的可行性。
　　最后，通過超聲微銑削實(shí)驗(yàn)，分析了切削用量對(duì)切削力的影響；將超聲振動(dòng)加入前后切削力和表面粗糙度的變化進(jìn)行了對(duì)比，并得到了相