具有多级放大功能的超声椭圆振动切削装置的设计

摘要：

超声椭圆振动切削可有效降低刀具磨损,提高零件表面加工质量,被广泛应用于难加工材料的超精密加工.为提高超声椭圆振动切削的加工效率,设计了一种具有多级放大功能的超声椭圆振动切削装置,有效提高了输出振幅.利用解析法设计阶梯式纵向振动换能器,实现了对振幅的第一次放大;结合Timoshenko理论及有限元仿真,简便设计了一种阶梯式弯曲振动变幅杆,对振幅进行第二次放大.利用纵向振动换能器在弯曲振动变幅杆的x方向和z方向分别激励,使其处于双弯曲振动模态,利用超声椭圆振动发生器调整两个激励的相位差,从而在安装在弯曲振动变幅杆前端的刀具上合成超声椭圆振动.对装置进行振动性能测试,其谐振频率为35.3 kHz,振幅最高可达8 μm,可有效提高"刀-工分离"的临界切削速度.利用该装置及单晶金刚石刀具对纯铁进行切削,分析了振幅和切削速度对表面粗糙度的影响,得到粗糙度22 nm的加工表面.

关键词：超声椭圆振动切削、有限元仿真、双弯曲振动模态、振幅、纯铁

所属期刊栏目：58

分类号：TB559(声学工程)

资助基金：科学挑战专题;国家自然科学基金

在线出版日期：2022-08-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：260-268