超聲波二維車削技術研究

更新時間：2022-11-08

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硬質合金具有強度高、耐磨性好等諸多優(you) 良的物理力學性能,成為(wei) 航空航天、儀(yi) 器儀(yi) 表等領域中重要的結構材料。但因其脆性高、斷裂韌性低等導致切削過程中切削力大、切削溫度高、易在已加工表麵形成殘餘(yu) 拉應力,這已成為(wei) 嚴(yan) 重製約其高效精密切削技術發展的關(guan) 鍵問題。以硬質合金的二維超聲車削過程為(wei) 研究對象,對二維超聲車削過程的切削刃運動特性、切削力特性、切削溫度特性及工件的表麵粗糙度和表麵殘餘(yu) 應力特性展開研究:1、研究了二維超聲車削加工原理,建立了切削刃的運動軌跡模型,建立了硬質合金二維超聲車削條件下的切削力、切削熱模型;根據加工殘餘(yu) 應力的形成機理,通過應力加載和釋放,建立了二維超聲車削殘餘(yu) 應力解析模型。2、基於(yu) 熱力耦合作用,建立了硬質合金二維超聲車削有限元模型,采用有限元軟件Abaqus,對切削力、切削溫度和加工表麵殘餘(yu) 應力進行了仿真及分析;仿真分析了超聲切削中刀具幾何參數以及超聲表征參數對切削力、切削溫度以及加工殘餘(yu) 應力的影響規律,結果表明超聲車削能夠有效提高工件表麵的殘餘(yu) 壓應力和工件內(nei) 部最大的殘餘(yu) 壓應力,同時在一定程度上增大了壓應力層的深度。3、基於(yu) 聲學理論研製了二維超聲振動係統,搭建了超聲切削試驗平台,對硬質合金進行了車削試驗研究,揭示了工藝參數和超聲振幅對切削力和切削溫度的影響規律。通過試驗對比分析了二維超聲車削和傳(chuan) 統車削切削力和切削溫度的差異性;采用正交試驗和單因素試驗相結合的方法,同時考慮因素交互作用,研究了加工參數對切削力、切削溫度和加工殘餘(yu) 應力的影響。4、基於(yu) 遺傳(chuan) 算法,分別建立了加工殘餘(yu) 應力、表麵粗糙度的預測模型,並進行試驗驗證。同時兼顧表麵粗糙度和加工殘餘(yu) 應力,以最大殘餘(yu) 壓應力為(wei) 目標變量,以表麵粗糙度為(wei) 約束變量,對硬質合金二維超聲車削參數優(you) 化進行研究,獲得不同粗糙度約束值下的優(you) 化加工參數。

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