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《东北大学》 2015年
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一种超声振动车削装置的研究

杜超  
【摘要】:超声振动车削技术是一种先进的制造加工方法,相比于普通车削方式具有无法取代的地位。在传统的机械加工制造领域中,普通车削方法很难加工出高质量的细长杆、薄壁管件、脆硬性大等难加工的零部件。超声振动车削作为一种先进的制造加工方法可以弥补传统的机械加工制造方式这一方面的不足。超声振动车削具有切削力小、切削温度低、刀具使用寿命长、加工工件表面质量高等优点,研究前景广阔。本文对一种超声振动切削装置进行了改进和完善,分析改进后的超声振动车削装置的运动原理,通过坐标变换和相应的计算给出该装置运动的数学模型,提出该超声振动车削装置所需要的超声波驱动信号的要求,并进行超声振动切削原理的总结和研究。通过Abaqus仿真软件对改进后的整个装置进行了运动仿真、静力分析、模态分析。得出该超声振动车削装置刀尖的运动轨迹为三维空间曲线,刀尖强度满足切削加工性能的要求。提出该超声振动车削装置端盖部分的振动膜片在车削加工时应是谐振状态,振动膜片的固有频率应避开刀体的固有频率,以防止整个装置发生共振而影响车削加工效果。初步确定了该超声振动车削装置的工作频率在39.7KHz左右。将该装置装夹在CA6140车床上对45#钢和201不锈钢棒料进行车削试验。通过对已加工棒料表面粗糙度、表面三维轮廓、三维超景深图像的检测和采集,得出该超声振动车削装置的车削加工效果明显。棒料表面粗糙度有所改善,表面粗糙度Sa由1.70左右降低至1.4左右,提高了 16.6%。通过对超声波发生器电流的检测,计算出该超声振动车削装置的功率为30W左右。当该超声振动车削装置的频率达到38.8KHz时,流过电路中的电流最大为2.5A,由此最终确定该超声振动车削装置的工作频率为38.8KHZ。最后,总结出该超声振动车削装置的优点和不足,提出该超声振动车削装置需要进一步改进和完善的地方。
【学位授予单位】:东北大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TG51;TG663

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