刀尖椭圆振动轨迹变化切削的研究

发布时间：2022-12-17 21:51

　　超声椭圆振动切削（Ultrasonic Elliptical Vibration Cutting,UEVC）中刀尖椭圆轨迹被认为是影响切屑与表面粗糙度的重要因素之一,决定加工表面质量的好坏。然而,现阶段刀尖椭圆轨迹控制和切削机理的研究尚未成熟。尽管国内外许多学者相继设计UEVC装置研究激振频率、振幅等引起的刀尖椭圆轨迹变化对切削的影响,但是这些UEVC装置多采用刚性连接,造成双路耦合效率低;同时装置较少采用正交设计,较难控制刀尖椭圆轨迹且激振频率主要集中在60KHz以下。综上所述,开发一套60KHz以上激振频率的正交且柔性输出UEVC装置,实现较大振幅和易于控制的刀尖椭圆轨迹,并进行刀尖椭圆振动轨迹变化的切削实验是当前研究的重点。本文主要研究内容如下:（1）基于导波传输技术研究柔性导波带的纯正交UEVC装置。通过动力学原理建立柔性导波带的动力响应模型,分析横向和纵向导波带正交信号传输的耦合机理;同时深入探讨多股小横截面组成的导波带组与单股横截面相同导波带的频率阻抗特性。研究表明正交的柔性导波带可以实现信号相互独立传输,具有较强的负载解耦能力;相对单股横截面相同的导波带,采用多股导波带组... 

【文章页数】：88 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 引言
    1.1 选题背景及研究意义
    1.2 国内外研究现状及发展
        1.2.1 超声椭圆振动装置的研究现状
        1.2.2 椭圆轨迹控制的研究现状
    1.3 现有研究的不足
    1.4 本文课题来源及研究内容
        1.4.1 本文研究内容
        1.4.2 本文组织结构
第2章 二维纯正交椭圆振动系统设计
    2.1 导波带正交耦合机理分析
        2.1.1 导波带弯曲振动对纵向振动的影响
        2.1.2 圆柱型导波带直径对系统阻抗的影响
        2.1.3 板状型导波带厚度对系统阻抗的影响
    2.2 椭圆振动系统结构设计及优化
        2.2.1 换能器及导波带设计
        2.2.2 工具头和刀具座设计
        2.2.3 换能器及导波带模态分析
        2.2.4 工具头和刀具座模态分析
        2.2.5 椭圆振动系统谐响应分析
    2.4 本章小结
第3章 刀尖椭圆轨迹偏转模型及有限元切削建立
    3.1 刀尖椭圆轨迹偏转模型
        3.1.1 变相位差刀尖椭圆轨迹
        3.1.2 变转角刀尖椭圆轨迹
        3.1.3 刀尖椭圆轨迹残余高度分析
    3.2 刀尖椭圆轨迹偏转有限元切削仿真
        3.2.1 有限元切削模型建立
        3.2.2 变相位差刀尖椭圆轨迹切削力与温度分析
        3.2.3 变相位差刀尖椭圆轨迹切屑及表面形貌分析
        3.2.4 变转角刀尖椭圆轨迹切削力与温度分析
        3.2.5 变转角刀尖椭圆轨迹切屑及表面形貌分析
    3.3 超声椭圆振动与常规切削有限元对比
        3.3.1 切削力分析
        3.3.2 刀具温度分析
        3.3.3 切屑及表面形貌
    3.4 超声椭圆振动应力分析
        3.4.1 超声椭圆振动不同参数的等效应力分析
        3.4.2 超声椭圆振动不同参数的剪切应力分析
    3.5 本章小结
第4章 二维纯正交椭圆振动系统性能测试
    4.1 椭圆振动系统阻抗分析
    4.2 椭圆振动系统工作温度检测
    4.3 基于变相位差刀尖椭圆轨迹偏转检测
    4.4 本章小结
第5章 椭圆振动切削实验与分析
    5.1 切削实验平台及检测仪器
        5.1.1 机床及工作原理
        5.1.2 刀具
        5.1.3 工件
        5.1.4 双通道超声电源和表面检测设备
    5.2 基于变相位差刀尖椭圆轨迹偏转切削实验
        5.2.1 切屑形貌对比
        5.2.2 加工平面形貌和表面粗糙度对比
    5.3 超声椭圆振动与常规加工实验研究
        5.3.1 切削深度对表面粗糙度的影响
        5.3.2 切削速度对表面粗糙度的影响
        5.3.3 轨迹法加工平面
    5.4 微棱镜微结构加工实验
        5.4.1 基于切削实验平台的对刀方法
        5.4.2 基于切削实验平台V槽加工
        5.4.3 基于超精密机床微棱镜的超声椭圆振动与常规加工
    5.5 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 本文结论
    6.2 展望
致谢
参考文献
在学期间科研成果情况


【参考文献】：
期刊论文
[1]超声椭圆振动切削轨迹变化对表面形貌的影响[J]. 江禹安,皮钧,杨光,姜涛,沈志煌.  兵工学报. 2019(10)
[2]超声椭圆振动切削钛合金切削力特性研究[J]. 童景琳,卫官.  振动与冲击. 2019(09)
[3]基于Deform 2D的椭圆振动切削仿真研究[J]. 马伟,周晓勤,谢雪范,李国发.  机械设计与制造. 2019(01)
[4]利用导波传输实现二维高频超声振动[J]. 黄志鹏,皮钧,杨光.  机械科学与技术. 2019(02)
[5]变幅杆弯曲振动频率的计算及分析[J]. 蒙永红,贺西平,崔晓娟,卫相润.  电加工与模具. 2018(02)
[6]大尺寸复合变幅杆的设计及振动特性[J]. 张宁宁.  纺织高校基础科学学报. 2017(03)
[7]基于有限元的单激励超声椭圆振动切削装置特性研究[J]. 殷振,傅玉灿,李华,曹自洋,陈玉荣.  制造技术与机床. 2017(06)
[8]超声振动和切削液联合作用下的刀刃非物理锐化[J]. 杨光,皮钧,刘中生.  机械工程学报. 2017(19)
[9]光学薄膜微细结构制造方法新进展[J]. 易培云,彭林法,来新民.  科学通报. 2015(Z2)
[10]超声振动切削对耦合颤振的影响[J]. 隋翯,张德远,陈华伟,张翔宇.  航空学报. 2016(05)

博士论文
[1]钛合金超精切削金刚石刀具磨损及其超声振动抑制的研究[D]. 胡林华.哈尔滨工业大学 2015
[2]三维椭圆振动辅助切削装置及控制的研究[D]. 卢明明.吉林大学 2014

硕士论文
[1]导波传输二维振动切削研究[D]. 黄志鹏.集美大学 2018
[2]基于有限元的双激励二维超声振动切削装置设计[D]. 刘汇清.集美大学 2018
[3]碳纤维增强复合材料超声振动辅助切削仿真研究[D]. 李翔.南昌航空大学 2015
[4]基于微棱镜的反光结构及反光膜原始模超声加工研究[D]. 商开.集美大学 2014
[5]一种三维椭圆振动切削装置的研制[D]. 刘培会.吉林大学 2013
[6]一种三维椭圆振动金刚石切削装置的研制[D]. 王刚.吉林大学 2012



本文编号：3720707