超聲振動輔助銑削機理及實驗研究.pdf

1、銑削是最常用的金屬材料加工方法之一。銑削以斷續(xù)切削為基礎，而且對振動非常敏感。在利用微徑銑刀進行端銑時，與加工相關的振動問題非常嚴重。小尺寸刀具在加工過程中更容易產(chǎn)生變形而導致加工過程不穩(wěn)定。微徑端銑刀的過度偏轉(zhuǎn)會導致公差過大和表面粗糙度升高。振動輔助切削是在傳統(tǒng)切削中刀具與工件的相對運動基礎上，將外激周期振動加到兩者上，以獲得更好的切削性能的加工方法。振動輔助切削的基本特點是能夠使刀具切削刃與工件周期性的分離。
　　 將超聲振

2、動和傳統(tǒng)的銑削加工進行復合，通過合理的選擇加工參數(shù)，使兩者互為有利條件，可以提高材料去除率，提高加工精度，減小切屑變形量。該復合加工技術可應用于各種難加工材料的加工，具有重要的理論意義和廣泛的實用價值。
　　 本文對超聲振動輔助銑削技術進行了機理研究和實驗分析，確定了超聲振動輔助銑削時，端銑能實現(xiàn)刀刃與工件周期性分離的必要條件。主要包括如下的內(nèi)容：
　　 對超聲振動輔助切削加工技術進行了研究。理論分析了在直角自由振動刨削

3、中加入沿進給方向的振動，得出在切削過程中刀具與工件能否產(chǎn)生周期分離的條件之一：臨界切削速度(critical cutting speed)。指出臨界切削速度僅與振動的頻率和振幅相關。能夠產(chǎn)生振動切削的必要條件之一是切削速度小于臨界切削速度。同時，對高速切削和振動切削的機理進行了對比分析，發(fā)現(xiàn)振動切削的本質(zhì)類似于高速切削，都能夠增大剪切角并減少積屑瘤的產(chǎn)生。
　　 對超聲振動工作臺進行分析，并針對本文的研究內(nèi)容，采用超聲振動振子，

4、合理設計夾具結(jié)構(gòu)，保證了后續(xù)實驗工作的順利進行。
　　 對超聲振動輔助銑削的刀刃運動軌跡進行了理論分析，運用MATLAB對刀刃的運動軌跡進行了仿真。通過在不同參數(shù)下進行的仿真運算與理論分析，得出了在超聲振動端銑中，能夠使刀具切削刃與工件周期性分離的必要條件：超聲振動振幅要大于每齒進給量的1/2；在一個切削周期內(nèi)，不能出現(xiàn)超聲振動波長的整數(shù)倍。
　　 使用設計開發(fā)的超聲振動工作臺，結(jié)合實驗室已有設備進行了超聲振動輔助銑削實