隨著(zhù)我國機械工業(yè)的快速發(fā)展，機械零件的精度越來(lái)越重要。在難加工的材料及復雜型面的加工領(lǐng)域中，傳統機械加工的效果并不理想。超聲振動(dòng)輔助加工方法的前景較好，能夠明顯提高加工穩定性、擴大加工范圍、提高工件表面的功能性，與其他加工方法相比有明顯優(yōu)勢。其中，共振型裝置的加工頻率較高，在切削加工中，能夠顯著(zhù)降低主切削力，在一定程度上提高刀具壽命和加工精度。
目前，二維共振型加工方法，對于復雜型面的加工適應性較差，三維共振型加工方法正好可以彌補這一缺點(diǎn)，然而存在加工精度低的問(wèn)題，使加工后工件的應用受到限制。究其原因，是由于缺少對超聲波三維振動(dòng)軌跡的研究，進(jìn)而影響工件的加工精度。因此，為了滿(mǎn)足人們對超聲振動(dòng)輔助加工做更深入研究的需求，對超聲波三維振動(dòng)加工的原理進(jìn)行探究，分析振動(dòng)軌跡對工件形貌的影響，進(jìn)而提出一種三維共振型振動(dòng)輔助加工裝置，并對裝置的加工效果進(jìn)行研究。
主要研究?jì)热萑缦拢?/span>
(1)分析超聲波三維振動(dòng)輔助加工原理。首先闡述了超聲振動(dòng)輔助加工的原理；然后分析了同頻率簡(jiǎn)諧運動(dòng)和不同頻率簡(jiǎn)諧運動(dòng)的合成規律，用MATLAB進(jìn)行仿真分析；進(jìn)而提出一種三維振動(dòng)加工方法，用MATLAB分析了同頻率簡(jiǎn)諧運動(dòng)軌跡和不同頻率簡(jiǎn)諧運動(dòng)軌跡對加工表面形貌的影響。
(2)進(jìn)行超聲波三維振動(dòng)輔助加工裝置的總體設計。一方面，首先闡述了定參數型振動(dòng)加工裝置的原理，并給出結構設計；然后對變幅桿進(jìn)行了振動(dòng)分析，分析了變幅桿結構參數與振動(dòng)參數及放大倍數的關(guān)系、斜槽對變幅桿振動(dòng)形式的轉換，完成三維變幅桿的結構設計；最后給出了三維變幅桿的設計實(shí)例。另一方面，闡述了變參數型振動(dòng)加工裝置的原理，提出一種變參數的實(shí)現方法，運用電負載調頻法改變裝置的工作頻率，同時(shí)設計靜態(tài)匹配電路，在不同的工作頻率上，超聲波發(fā)生器和換能器在都能正常工作。
(3)開(kāi)展超聲波三維振動(dòng)輔助加工裝置的仿真分析。首先用ABAQUS軟件對換能器進(jìn)行仿真分析，分析了換能器的模態(tài)特性、瞬態(tài)特性；然后用ABAQUS軟件對變幅桿進(jìn)行仿真分析，分析了變幅桿的模態(tài)特性、瞬態(tài)特性、振動(dòng)軌跡；最后用MATLAB軟件分析了裝置的振動(dòng)軌跡對加工表面形貌的影響。
(4)進(jìn)行超聲振動(dòng)裝置的性能測試。搭建超聲振動(dòng)裝置的實(shí)驗測試平臺，用阻抗分析儀對所設計的超聲振動(dòng)裝置進(jìn)行性能測試，對理論諧振頻率(20kHz)和測量諧振頻率進(jìn)行對比、變幅桿的導納圓進(jìn)行特性分析，了解變幅桿的阻抗特性。
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更新時(shí)間：2024-03-08 
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