不同振动方式下的钛合金振动辅助铣削工艺效果研究
钛合金具有抗腐蚀性强、比强度高等优良的物理力学性能，是航空航天、石油化工、医疗卫生等领域广泛应用的工程材料；但因其具有导热系数低、切削温度高、切削变形大、冷硬现象严重等切削特性，使其成为典型的难加工材料，故钛合金的高效精密加工问题一直是切削领域的技术难题。大量研究表明，外场辅助切削是解决上述难题的有效方法，振动辅助切削是最主要的外场辅助切削工艺，在难加工材料切削方面具有公认的效果。然而，振动辅助切削工艺效果的好坏与振动方式的选择、工艺参数的匹配等密切相关。因此本文通过给工件施加振动的方式，开展不同振动方式和工艺参数下的TC4钛合金的振动辅助侧铣平面试验，并对其工艺效果进行了深入研究。本文的具体研究有： 1、基于超声学原理研制了一套用于超声振动铣削的工件驱动系统，并通过理论计算确定了工件的结构尺寸，对超声振动系统的振幅输出进行了测试。基于压电陶瓷的逆压电效应，设计并开发了一套用于低频振动铣削的激振工作台，并对其输出特性进行了测试与分析。结果表明：该两套装置输出性能连续稳定，能够满足实际加工的需要。 2、对工件施加了进给方向（切向）、垂直于加工表面方向（法向）和平行于刀具轴向方向（轴向）三个方向的振动，进行了三个振动方向刀具相对于工件的运动学特性分析，得到切向振动产生刀屑分离的必要条件，并根据该条件选择了试验参数。 3、在三个方向施加超声振动的基础上进行了主轴转速、振幅、每齿进给量的单因素试验；根据运动学特性分析得出的刀屑分离条件对比分析了不同振动方向、超声与低频振动对切削力的影响规律，试验结果表明：振动铣削具有减小平均力的效果，且超声振动铣削的减力效果优于低频振动铣削。 4、在给工件施加不同振动方式的基础上，对比分析了三个振动方向以及超声、低频两类振动频率对表面几何特征及表面力学性能的影响规律。试验结果表明：超声振动铣削表面微织构的规律性优于低频振动铣削；表面显微硬度及残余应力与切削力有着一定的相关性。对比分析了浇注润滑和微量润滑（MQL）在振动辅助铣削中的润滑效果。 通过本文开展的研究，开发适合于振动辅助铣削的激振装置，揭示振动方式对钛合金铣削的影响规律，探求各振动方式下的加工优势，从而为振动辅助铣削技术的工业应用提供理论指导和技术。
钛合金;超声振动铣削;振动方向;工艺参数;激振工作台
河南科技学院
硕士
食品加工装备及其自动化
马利杰
2018
中文
TG54
95
2018-12-19（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）