旋转超声波铣削加工技术的实验研究

摘要

旋转超声波加工技术是加工工程陶瓷的有效方法之一,但是存在工具制作复杂、加工时工具磨损严重等问题,严重限制了其在复杂型腔陶瓷零件加工中的应用.用简单工具像铣刀一样进行旋转超声波成型加工是近年来解决超声波复杂型腔加工的可行方法.根据快速原型制造中的分层制造方法,该课题在超声波三维型面加工中提出了利用简单工具进行分层去除的数控加工方法.为了深入了解旋转超声波铣削加工中的材料去除机理,该文采用局部析因设计方法设计了一个五变量、二维的析因实验,一方面对超声波铣削加工过程中加工参数对材料去除模式、材料去除率、加工压力以及表面粗糙度的影响展开研究,另一方面研究加工参数之间的相互作用对输出变量的影响.并据此阐述了超声波铣削加工材料去除的机理模型,从而指导超声波铣削加工的实际应用.该文得出如下工艺结论:(1)当转速、切削深度和磨料粒度增加时,延性去除在旋转超声波铣削加工材料去除中所占的比例增加,磨料粒度的影响最大.(2)仅当切削深度、进给速度等参数值增加时,材料去除率增加;各参数变化独立对材料去除率产生影响,参数之间没有相互的影响关系.(3)对切削压力影响最大的加工参数是磨料粒度.在双重交互影响实验中经过分析得到,对于两因素交互作用而对输出参数(切削压力)产生的影响,振幅对切削压力的影响最大.(4)转速和磨料粒度对工件表面粗糙度影响最大.工件的表面粗糙度随着转速和磨料粒度的增加而减小.延性去除模式主导的材料去除在工件上可以得到比较小的表面粗糙度.在论文的最后,通过总结工艺实验中的结论,对旋转超声波铣削加工机理模型进行了探讨,分析了材料去除机理以及旋转超声波铣削加工的工具设计.该文的研究成果对旋转超声波铣削加工的实际应用具有一定的指导意义,并为建立旋转超声波铣削加工技术专家系统提供了实验依据;同时,对旋转超声波铣削加工的机理模型作了有益的探索.

目录

文摘

英文文摘

1绪论

1.1论文的提出及其应用价值

1.1.1课题所属研究领域

1.1.2课题的理论意义和应用价值

1.2国内外超声波加工和分层制造技术研究现状

1.2.1超声波加工发展概述

1.2.2分层制造技术发展概述

1.3课题的研究内容

2超声波加工技术的概述

2.1超声波加工

2.1.1陶瓷材料的超声波加工

2.2超声波加工的基本原理和特点

2.2.1超声波的特性

2.2.2超声加工的基本原理

2.2.3超声加工的特点

2.3超声加工设备及其组成

2.3.1超声波发生器

2.3.2超声波振动系统

2.3.3超声波加工机床

2.3.4磨料悬浮液输送系统

2.4材料去除机理

2.4.1陶瓷材料的压痕试验

2.4.2材料去除机理解释

2.5工具磨损

2.5.1各种不同参数对工具磨损的影响

2.5.2降低工具磨损的方法

2.6超声加工的基本工艺规律

2.6.1影响材料去除率的因素

2.6.2影响加工精度的因素

2.6.3影响加工表面质量的因素

2.7超声加工的应用

2.7.1超声波成形加工

2.7.2超声波切割加工

2.7.3超声波焊接加工

2.7.4超声波清洗

2.8超声波加工存在的问题及其面临的挑战

2.8.1现代特种加工技术的发展趋势

2.8.2超声波加工的发展前景

3超声波数控铣削加工技术

3.1超声波旋转加工

3.1.1超声波旋转加工基本原理

3.1.2旋转超声波加工加工中的材料去除模式

3.1.3超声波旋转加工的特点

3.1.4超声旋转加工技术的发展概况

3.1.5超声波旋转加工的应用

3.2超声波数控铣削加工

3.2.1超声波分层铣削加工

3.2.2超声波铣削数控机床原理

3.2.3超声波数控铣削加工原理

3.2.4超声波铣削加工的优点

3.2.5超声波数控铣削研究的方向

4.旋转超声波铣削加工技术的工艺与机理的实验研究

4.1工艺结果及实验分析

4.1.1实验设备及实验方法

4.1.2实验设计及数据处理

4.2旋转超声波铣削加工中材料去除模式的实验研究

4.3旋转超声波铣削加工中加工参数对材料去除率的影响

4.3.1原始试验设计下加工参数对材料去除率的影响

4.3.2局部析因试验设计法下的加工参数与材料去除率的关系

4.4旋转超声波铣削加工中切削压力与加工参数之间的关系

4.5旋转超声波铣削加工中工件表面粗糙度与加工参数之间的关系

4.6旋转超声波铣削加工材料去除机理模型的探讨

4.6.1旋转超声波铣削加工中材料去除机理分析

4.6.2旋转超声波铣削加工工具的研究

5.结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

致谢

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