基于超声振动的镁合金铣削加工仿真与试验研究

摘要

在镁合金材料的铣削加工中,通常存在零件变形大、表面质量难以保证等问题,为此,从改变镁合金切削机理的理念出发,提出了一种基于超声振动辅助铣削的镁合金零件铣削加工工艺方法。首先,采用有限元软件ABAQUS,构建了镁合金工件的三维铣削仿真模型;然后,对镁合金工件普通铣削和超声振动铣削过程中,其铣削力和表面应力的变化趋势进行了仿真分析;最后,设计了镁合金超声振动辅助铣削试验,并以铣削力、切屑形态以及加工精度作为指标,分析了超声振动对镁合金工件铣削加工质量的影响规律。研究结果表明:超声振动可以有效地降低镁合金工件加工中受到的铣削力,降低工件的表面粗糙度;随着超声振动振幅的增加,工件表面的粗糙度呈下降趋势,当超声振幅为5μm时,其表面的粗糙度为0.16μm,大幅提高了加工精度;仿真和试验数据二者之间的误差在4.1%~10.3%之间,拟合较好,验证了理论铣削模型的有效性,该结果可为铣削加工工艺的优化提供参考。