Cf-SiC復(fù)合材料超聲振動銼削加工技術(shù)研究.pdf

1、Cf/SiC復(fù)合材料具有密度低、比強(qiáng)度和比模量高、抗疲勞性能好、耐腐蝕性能好、可設(shè)計(jì)性強(qiáng)和結(jié)構(gòu)尺寸穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用于火箭、導(dǎo)彈、飛機(jī)等航空航天領(lǐng)域和其他高技術(shù)領(lǐng)域中。然而，Cf/SiC復(fù)合材料屬于難加工的硬脆復(fù)合材料，采用常規(guī)的機(jī)械加工方法，在加工過程中容易產(chǎn)生切削力大、刀具磨損快、發(fā)熱嚴(yán)重等現(xiàn)象，而且加工后的表面質(zhì)量不高。此外，對于形狀比較復(fù)雜的零件，如異形、深腔構(gòu)件，常規(guī)的機(jī)械加工將面臨更大挑戰(zhàn)，當(dāng)加工刀柄過長、切削力

2、過大容易造成刀柄剛度不足、刀具偏心旋轉(zhuǎn)，從而嚴(yán)重影響加工質(zhì)量。
　　為了解決異形、深腔Cf/SiC復(fù)合材料復(fù)雜形面構(gòu)件難加工的難題，本文提出了使用超聲振動銼削的加工方法，即將刀具設(shè)計(jì)成與被加工型面一致的形狀，在加工過程中，刀具不旋轉(zhuǎn)且在軸向施加超聲振動，與此同時，刀具做與振動方向垂直的水平進(jìn)給運(yùn)動，從而實(shí)現(xiàn)運(yùn)動軌跡的疊加，達(dá)到去除材料的目的。
　　針對超聲振動銼削這一創(chuàng)新的加工方法，本文主要進(jìn)行了以下幾方面的研究工作:

3、>　　(1)研究超聲振動銼削Cf/SiC復(fù)合材料的加工機(jī)理，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行超聲振動銼削運(yùn)動學(xué)分析，推導(dǎo)超聲振動銼削硬脆復(fù)合材料的材料去除率和銼削力數(shù)學(xué)模型，揭示了超聲振動銼削加工的銼削原理。
　　(2)針對超聲振動銼削的加工軌跡進(jìn)行仿真模擬與優(yōu)化分析，在對金剛石銼削刀具表面形貌進(jìn)行仿真，得到不同粒度的磨粒位置分布關(guān)系的基礎(chǔ)上，進(jìn)行不同磨粒粒度、不同超聲振幅、不同進(jìn)給速度下的銼削軌跡仿真，并完成銼削軌跡優(yōu)化研究。
　　(3)研

4、制附件化的超聲振動銼削加工頭，其主要包括超聲波信號發(fā)生系統(tǒng)、換能器、變幅桿、刀具、專用刀柄以及高速滑環(huán)，并完成超聲波加工頭的性能測試，搭建超聲振動銼削Cf/SiC復(fù)合材料實(shí)驗(yàn)平臺。
　　(4)在實(shí)驗(yàn)平臺的基礎(chǔ)上，從銼削力、表面形貌和表面質(zhì)量等方面將超聲振動銼削和普通銼削進(jìn)行對比，驗(yàn)證超聲振動銼削Cf/SiC復(fù)合材料的可行性。并通過單因素實(shí)驗(yàn)，探究刀具粒度、超聲功率、銼削深度和進(jìn)給速度對銼削力和表面質(zhì)量的影響規(guī)律，得到超聲振動銼削C