超弱刚度超声椭圆振动加工技术研究

admin · 发表于 2023-10-11 14:54:18

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航空发动机是飞机的心脏，存在着大量的细长轴类和深孔类零件，由于会严重降低工艺系统刚度，此类零件的加工制造是航空发动机制造领域的一个传统老大难题目。针对航空发动机制造领域弱刚度加工题目中的弱刚度工件和弱刚度刀具加工题目，本文对超声椭圆振动切削的加工机理、对于弱刚度工件和弱刚度刀具的作用原理及加工能力，高速状态下超声振动加工的应用方式、作用原理进行了研究。为直观地研究超声椭圆振动切削的作用过程、更好地挖掘椭圆振动加工降低切削力的能力，通过对超声椭圆振动切削的运动机理和降低切削力机理的分析，利用有限元分析技术对超声椭圆振动切削的整个作用过程进行了直观再现和实时测量研究，对切削过程中的刀屑分离、摩擦力反转、刀具动态前角变化、切深抗力及主切削力变化现象进行了观测和分析；利用有限元技术分析了切削深度、刀具前角、切削速度对超声椭圆振动切削降低切削力效果的影响，得出随着切削深度的减小、刀具前角的增大、切削速度降低，超声椭圆振动切削降低切削力的效果逐渐提高的结论；并对上述结论进行了实验验证，证实了有限元分析的可靠性。针对超声椭圆振动切削对于弱刚度工件和弱刚度刀具加工的加工机理和加工能力题目，分析了弱刚度工件加工中细长轴车削过程的工件受力变形过程和弱刚度刀具加工中深孔镗削的刀具受力变形过程，得出解决影响变形的力学因素（主切削力和切深抗力）与变形关系方程的方法，利用现有的力学经验公式，通过测量普通切削和超声椭圆振动切削过程作用力来对经验公式添加超声椭圆振动切削力因数，得到超声椭圆振动切削的等效经验公式，进而在加工参数已知的条件下对加工误差曲线进行预测，得到了普通和超声椭圆振动切削过程下不同的半径误差曲线即加工能力曲线，并用实验证实了误差曲线的合理性和准确性。为了提高超声振动切削的加工效率，实现高速状态下的超声振动加工，提出高速振动车削的技术理论和作用模式，得到正常进行高速振动车削加工的刀具切削速度v，振动频率f，振幅a，刀具后角θ，切深ap之间的关系公式；对加工表面轮廓进行了数学模型建立，并绘制了表面轮廓图形；通过相关实验，得到高速振动车削能够降低切削力、细化切屑、在切深小于2a（2倍振幅）时能明显降低刀具磨损、表面轮廓为一系列凹坑组成的结论。

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