微細(xì)旋轉(zhuǎn)超聲加工機(jī)理及相關(guān)技術(shù)研究.pdf

1、微細(xì)旋轉(zhuǎn)超聲加工(Micro Rotary Ultrasonic Machining:μRUM)是一種結(jié)合了超聲加工(Ultrasonic Machining:USM)和磨削加工優(yōu)點(diǎn)的新型復(fù)合特種加工方法。與傳統(tǒng)的電加工方法相比,μRUM對(duì)材料的導(dǎo)電性沒有要求,并可以較好的保持工件原有特性,因此在非導(dǎo)電硬脆性材料的微細(xì)加工領(lǐng)域有重要的應(yīng)用價(jià)值。但目前μRUM的機(jī)理尚不完全明確,在一定程度上限制了該方法的進(jìn)一步發(fā)展。
　　本文首先針

2、對(duì)μRUM的工藝特點(diǎn),設(shè)計(jì)了基于恒定速率進(jìn)給的μRUM加工裝置;在此基礎(chǔ)上根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求搭建了軸向力測量系統(tǒng)并編寫了基于LabVIEW的軸向力采集軟件。
　　開展了μRUM中材料塑性去除模式的研究,在考慮主軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)對(duì)材料去除形狀影響的基礎(chǔ)上,得到了新的材料塑性去除模型;模型驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:在低進(jìn)給速率下,理論值與實(shí)驗(yàn)值吻合的較好;隨著進(jìn)給速率的增加誤差逐漸變大,這主要是材料的去除模式隨著進(jìn)給速率的增加發(fā)生轉(zhuǎn)變所導(dǎo)致的。
　

3、　對(duì)μRUM加工碳化硅(SiC)陶瓷過程中的軸向力展開了研究。對(duì)軸向力的頻域分析表明其中包含了由刀具變形引起的低頻信號(hào)和由超聲振動(dòng)帶來的高頻信號(hào)。在此基礎(chǔ)上分別擬合了加工參數(shù)對(duì)軸向力、軸向力低頻信號(hào)周期和磨粒切深的經(jīng)驗(yàn)公式。此外,還分析了軸向力對(duì)工具磨損類型的影響。
　　除此之外,設(shè)計(jì)了響應(yīng)曲面實(shí)驗(yàn)探索了μRUM加工鈦合金中的軸向力特性;分析了加工參數(shù)對(duì)軸向力、軸向力低頻信號(hào)周期、切深的影響;在此基礎(chǔ)上,利用COMSOL Mult