超声椭圆振动切削加工表面特性研究

发布时间：2017-08-21 12:08

  本文关键词：超声椭圆振动切削加工表面特性研究

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【摘要】：零件的加工表面特性对其使用性能有着很大的影响。为了使零件具有较好的加工表面特性,研究人员提出了超声椭圆振动切削加工方法。在加工过程中,刀具以特殊的运动轨迹对工件进行超声振动加工,在提高了加工效率的同时改善了工件的加工表面质量。 本文从刀具运动过程中前角的动态变化出发,分析了超声椭圆振动切削的加工机理和动态前角利于加工的因素,得出了动态前角可以降低切深抗力和延长刀具寿命的结论；基于动态断裂力学理论、运动学和能量学,对冲击载荷作用利于加工的机理进行了研究,并对冲击载荷作用可以提高加工表面疲劳寿命的机理进行了分析,从材料动态力学性能的角度给出了材料的屈服强度与超声椭圆振动切削冲击压力产生的应变率之间的关系；本文阐述了加工表面特性形成以及切削温度的产生原因,并研究了超声椭圆振动切削对其产生的影响；设计了夹心式双弯椭圆超声切削换能器,并利用NSYS系统进行了有限元分析及仿真。最后分别用普通切削和超声椭圆振动切削对三种材料进行切削加工,利用表面轮廓仪、硬度显微计和红外摄像仪对加工表面粗糙度、表面硬度以及切削温度进行测量,对比分析了实验结果,验证了超声椭圆振动切削加工表面特性要优于普通切削加工,同时超声椭圆振动切削相比普通切削可以降低表面粗糙度和切削热,并使加工表面硬化程度加大,从而提高了表面疲劳寿命。
【关键词】：超声椭圆振动切削 加工表面特性 动态前角 冲击载荷
【学位授予单位】：北方工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG506
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-5
• 目录5-7
• 1 绪论7-16
• 1.1 课题背景和意义7-8
• 1.2 超声椭圆振动切削技术研究现状8-13
• 1.2.1 超声椭圆振动切削技术的产生8-9
• 1.2.2 国外超声椭圆振动切削技术研究现状9-12
• 1.2.3 国内超声椭圆振动切削技术研究现状12-13
• 1.3 超声椭圆振动切削加工表面特性的研究现状13-14
• 1.3.1 超声椭圆振动切削加工表面特性的研究现状13-14
• 1.3.2 超声椭圆振动切削加工表面特性研究存在的问题14
• 1.4 本文主要研究内容14-16
• 2 超声椭圆振动切削机理16-25
• 2.1 超声椭圆振动切削运动特性分析16-19
• 2.2 超声椭圆振动切削的动态剪切机理研究19-20
• 2.2.1 超声椭圆振动切削动态剪切机理分析19-20
• 2.2.2 超声椭圆振动切削利于加工的分析20
• 2.2.3 超声椭圆振动延长刀具寿命的分析20
• 2.3 超声椭圆振动切削的切削区域力学分析20-22
• 2.3.1 切削区的力学分析20-21
• 2.3.2 超声椭圆振动切削加工对疲劳寿命的影响21-22
• 2.4 超声椭圆振动切削冲击载荷机理研究22-24
• 2.4.1 冲击载荷作用易于加工的机理分析22-23
• 2.4.2 冲击载荷延长加工表面疲劳寿命的分析23-24
• 2.5 本章小结24-25
• 3 超声椭圆振动切削加工表面特性研究25-34
• 3.1 已加工表面形成过程25-26
• 3.2 超声椭圆振动切削对表面粗糙度的影响26-29
• 3.2.1 切削方向理论振纹高度27
• 3.2.2 进给方向刀纹高度27-28
• 3.2.3 影响表面粗糙度的因素分析28-29
• 3.3 超声椭圆振动切削对表面硬度的影响29-30
• 3.3.1 表面层加工硬化产生的机理研究29-30
• 3.3.2 影响表面硬度的因素分析30
• 3.4 超声椭圆振动切削降低切削温度的研究30-31
• 3.5 超声椭圆振动切削对表面残余应力的影响31-33
• 3.5.1 残余应力产生的机理研究31-32
• 3.5.2 超声椭圆振动切削对表面残余应力影响的分析32-33
• 3.6 本章小结33-34
• 4 超声椭圆振动切削加工表面特性实验研究34-57
• 4.1 超声椭圆振动换能器研制34-41
• 4.1.1 超声椭圆振动的实现方式34-35
• 4.1.2 夹心式双弯超声椭圆振动换能器的研制35-41
• 4.2 超声椭圆振动切削实验条件及方法41-44
• 4.3 超声椭圆振动切削对表面粗糙度影响的实验44-47
• 4.3.1 不同背吃刀量条件下的表面粗糙度实验44-46
• 4.3.2 不同转速条件下的表面粗糙度实验46-47
• 4.4 超声椭圆振动切削对表面硬度影响的实验47-52
• 4.4.1 不同背吃刀量条件下的表面硬度实验48-51
• 4.4.2 不同转速条件下的表面硬度实验51-52
• 4.5 超声椭圆振动切削对切削温度影响的实验52-56
• 4.5.1 实验条件及设备52
• 4.5.2 不同背吃刀量条件下的切削温度实验52-55
• 4.5.3 不同转速条件下的切削温度实验55-56
• 4.6 本章小结56-57
• 5 结论和展望57-58
• 参考文献58-63
• 申请学位期间的研究成果及发表的学术论文63-64
• 致谢64

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：712784