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旋转超声加工中局部感应式电能传输系统的设计与研究
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作者 张新茗 孙艺嘉 +2 位作者 宫虎 朱均超 张宝峰 《机床与液压》 北大核心 2025年第8期60-66,共7页
在旋转超声加工中,局部耦合结构的供电方式具有换刀灵活、调试便捷等优势,但也存在漏磁严重、耦合系数低等问题。为此,针对上下环式结构的局部感应电磁耦合器,通过有限元仿真分析了磁芯及线圈结构对耦合系数的影响规律,设计一种耦合性... 在旋转超声加工中,局部耦合结构的供电方式具有换刀灵活、调试便捷等优势,但也存在漏磁严重、耦合系数低等问题。为此,针对上下环式结构的局部感应电磁耦合器,通过有限元仿真分析了磁芯及线圈结构对耦合系数的影响规律,设计一种耦合性能良好的方片式磁芯结构的电磁耦合器。对非接触式超声电能传输系统的4种基本单边补偿结构进行分析,利用设计的电磁耦合器驱动12 mm直径硬质合金刀具,比较了不同补偿电路下局部感应式超声电能传输系统的传输特性。结果表明:通过设计的方片式电磁耦合器结合次级并联补偿方式,可以有效增大局部感应供电下超声振动系统中刀具的超声输出振幅,验证了方片式结构电磁耦合器在旋转超声加工系统中的有效性。 展开更多
关键词 旋转超声加工 非接触式供电 局部感应 磁芯优化 补偿电路
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旋转超声加工对TiBw网状钛基复合材料表面残余应力的影响
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作者 董国军 郭志清 +2 位作者 代勇 赖睿达 刘荣松 《陕西师范大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期8-13,共6页
为研究不同切削条件下旋转超声加工对材料表面残余应力的影响,选取硼化钛晶须(TiB whiskers,TiBw)网状钛基复合材料为实验对象,使用镍基电铸金刚石砂轮进行旋转超声加工,并分析了加工后材料的表面残余应力。结果表明:由于钛基复合材料... 为研究不同切削条件下旋转超声加工对材料表面残余应力的影响,选取硼化钛晶须(TiB whiskers,TiBw)网状钛基复合材料为实验对象,使用镍基电铸金刚石砂轮进行旋转超声加工,并分析了加工后材料的表面残余应力。结果表明:由于钛基复合材料具有网状结构和优异的高温性能,使切削热和微观相变产生的残余应力较小,磨粒机械作用产生的残余应力更大。随着超声振动的引入,磨粒高频冲击工件表面,使旋转超声加工工件表面残余应力均大于普通磨削。在主轴转速n=9000 r/min,进给速度v f=8 mm/min,加工深度a p=25μm的加工参数下,旋转超声加工工件表面存在-540 MPa的残余压应力,随着主轴转速增大,残余应力显著减小,并且残余应力的影响层深度逐渐减小。超声振动的引入增大工件表面残余压应力,提高材料抗疲劳性能。 展开更多
关键词 旋转超声加工 TiBw网状增强钛基复合材料 残余应力
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超磁致伸缩旋转超声加工系统研究进展 被引量:2
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作者 张宇 兰天 +4 位作者 张翔宇 冯峰 张建富 冯平法 王健健 《电加工与模具》 北大核心 2024年第4期1-9,39,共10页
旋转超声加工是集传统旋转机加工方式和超声振动于一体的新型特种加工方法,在加工硬脆材料时具有切削力小、切削效率高、工件表面质量高、刀具寿命增长等优势。超磁致伸缩旋转超声加工系统具有相同功率条件下伸缩系数大、能量密度高等优... 旋转超声加工是集传统旋转机加工方式和超声振动于一体的新型特种加工方法,在加工硬脆材料时具有切削力小、切削效率高、工件表面质量高、刀具寿命增长等优势。超磁致伸缩旋转超声加工系统具有相同功率条件下伸缩系数大、能量密度高等优点,在大功率、大振幅研究方面的前景广阔,是目前广受关注的一种新型旋转超声系统。因此,总结了超磁致伸缩旋转超声加工系统的核心功能部件和关键设计技术,综述了当下的超磁致伸缩旋转超声加工系统振幅控制研究现状,并展望其未来发展趋势。 展开更多
关键词 旋转超声加工 超磁致伸缩材料 电学补偿 频率跟踪技术 振幅稳定性
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旋转超声加工中磨粒冲击作用的仿真分析 被引量:7
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作者 吕东喜 王洪祥 +2 位作者 唐永健 黄燕华 张海军 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第3期50-55,共6页
在对单个磨粒进行动力学分析的基础上,定义了评价超声冲击作用大小的量纲一的参数K.采用光滑质点流体动力学(SPH)有限元分析方法,研究了旋转超声加工过程中磨粒的超声冲击作用对材料内部裂纹形成及扩展的影响.仿真结果表明:随着K值的增... 在对单个磨粒进行动力学分析的基础上,定义了评价超声冲击作用大小的量纲一的参数K.采用光滑质点流体动力学(SPH)有限元分析方法,研究了旋转超声加工过程中磨粒的超声冲击作用对材料内部裂纹形成及扩展的影响.仿真结果表明:随着K值的增大,斜向裂纹的倾角减小,扩展深度逐渐降低,磨粒的超声冲击作用是裂纹形成及扩展的主要原因;在切削过程中,随着切削深度的增加,切削力逐渐增大;但是当裂纹产生以后垂向冲击力急剧减小,而横向冲击力变化不大;加工中碎屑的崩碎使磨粒对工件材料具有局部微冲击作用,导致两个方向的切削力都在相对较大范围内波动. 展开更多
关键词 旋转超声加工(rum) 光滑质点流体力学(SPH) 脆性材料 裂纹
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完全烧结氧化锆牙科陶瓷材料的旋转超声加工实验研究 被引量:17
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作者 郑侃 肖行志 +1 位作者 廖文和 刘红杰 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第9期1864-1869,共6页
针对口腔修复领域中大量应用的预烧结氧化锆陶瓷存在二次烧结加工工艺复杂、收缩率难以控制、断裂率高等问题,提出了采用旋转超声加工完全烧结氧化锆陶瓷的方法。开展了完全烧结氧化锆陶瓷的旋转超声加工和普通金刚石磨削加工实验,重点... 针对口腔修复领域中大量应用的预烧结氧化锆陶瓷存在二次烧结加工工艺复杂、收缩率难以控制、断裂率高等问题,提出了采用旋转超声加工完全烧结氧化锆陶瓷的方法。开展了完全烧结氧化锆陶瓷的旋转超声加工和普通金刚石磨削加工实验,重点研究了主轴转速对磨削力、最大边缘碎裂尺寸及亚表面损伤特性的影响规律。通过对比分析得到,旋转超声加工不仅能降低磨削力,有效抑制完全烧结氧化锆陶瓷材料的边缘碎裂,同时明显减少了其亚表面微裂纹,是实现完全烧结氧化锆陶瓷口腔修复体低损伤加工的新途径。 展开更多
关键词 氧化锆陶瓷 旋转超声加工 磨削加工 边缘碎裂 亚表面损伤
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旋转超声加工机床的研究 被引量:21
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作者 戴向国 傅水根 王先逵 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第4期289-292,共4页
介绍了一种新型旋转超声加工机床 ,该机床采用了粗精频率跟踪的智能超声波发生器 ,提出并实现了两面定位的超声变幅杆结构。实验证明 ,整个机床运行安全可靠 。
关键词 频率跟踪 两面定位系统 加工效率 旋转超声加工机床
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旋转超声波加工的试验研究 被引量:11
7
作者 轧刚 秦华伟 +1 位作者 许永娃 张裕生 《航空制造技术》 2000年第6期56-59,共4页
对旋转超声波加工硬脆材料进行了研究 ,分析了材料去除机理 ,建立了旋转超声波加工的材料去除率数学模型。
关键词 旋转超声加工 rum 陶瓷加工 材料去除率
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旋转超声磨削加工中影响磨具寿命的结构参数优化 被引量:12
8
作者 荆君涛 刘运凤 +1 位作者 李占杰 饶小双 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第4期972-979,共8页
为了提高陶瓷基零部件的旋转超声磨削加工精度,降低磨具磨损造成的加工误差,建立了超声振动磨具寿命与磨粒粒度、浓度、磨具内圆直径等结构参数间关系的数学模型,对影响超声振动磨具寿命的结构参数进行了优化。首先,基于响应曲面法,建... 为了提高陶瓷基零部件的旋转超声磨削加工精度,降低磨具磨损造成的加工误差,建立了超声振动磨具寿命与磨粒粒度、浓度、磨具内圆直径等结构参数间关系的数学模型,对影响超声振动磨具寿命的结构参数进行了优化。首先,基于响应曲面法,建立了青铜基超声振动磨具二阶寿命模型,通过Box-Behnken实验对超声振动磨具寿命模型进行了拟合。然后,通过有效性和显著性检验,验证了所建立的超声振动磨具寿命模型。最后,通过拟合影响因子与超声振动磨具寿命关系的响应曲面和等高线,分析了各因素对磨具寿命的交叉影响,并优化了磨具的结构参数。结果表明:当磨粒粒度为D98.85、浓度为77.36、磨具内圆直径为5.34mm时,去除体积为9 600mm3、致密度为85%的Si3N4陶瓷材料后,磨具磨损量只有0.006 9mm,显示优化后超声振动磨具寿命可以达到旋转超声精密磨削加工要求。 展开更多
关键词 旋转超声磨削加工 超声振动磨具 磨具寿命 响应曲面
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旋转超声磨削加工中刀具结合剂类型与加工性能的关系 被引量:8
9
作者 刘运凤 荆君涛 李占杰 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第9期2021-2028,共8页
实验分析了硬脆材料旋转超声磨削过程中刀具结合剂类型对加工性能的影响以便提高加工精度和加工表面的完整性。首先,采用能谱分析研究了铁基、陶瓷基和青铜基3种超声振动刀具中结合剂与金刚石颗粒的把持形式,并根据相同加工工艺条件下... 实验分析了硬脆材料旋转超声磨削过程中刀具结合剂类型对加工性能的影响以便提高加工精度和加工表面的完整性。首先,采用能谱分析研究了铁基、陶瓷基和青铜基3种超声振动刀具中结合剂与金刚石颗粒的把持形式,并根据相同加工工艺条件下刀具磨损形式确定了把持力大小。然后,结合超声振动刀具特性,通过旋转超声磨削加工实验研究刀具结合剂类型与切削力、刀具磨损量、加工表面完整性的关系,并对实验结果进行了分析。实验结果表明:相对于陶瓷基和青铜基结合剂超声振动刀具,铁基结合剂超声振动刀具把持力最大,Z轴切削力平均值最小(为46.8N);加工18 000mm3材料后,刀具轴向磨损量最小(为0.1mm);而陶瓷基结合剂超声振动刀具加工表面质量最好,表面粗糙度最大值为21.79μm。结果证实铁基超声振动刀具适用于粗加工,陶瓷基超声振动刀具则适用于精加工。 展开更多
关键词 旋转超声磨削 超声振动刀具 结合剂 把持力 加工性能
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旋转超声加工振动系统的研究 被引量:16
10
作者 张向慧 钱桦 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2010年第4期218-221,共4页
利用振动理论进行旋转超声振动系统的结构设计,可以获得振动系统的放大系数,应力分布和速度分布等重要参数。并把ANSYS有限元分析软件应用于简单的阶梯形变幅杆进行模态分析,得到共振频率19575Hz,设计误差仅为2.12%,证明其有限元方法能... 利用振动理论进行旋转超声振动系统的结构设计,可以获得振动系统的放大系数,应力分布和速度分布等重要参数。并把ANSYS有限元分析软件应用于简单的阶梯形变幅杆进行模态分析,得到共振频率19575Hz,设计误差仅为2.12%,证明其有限元方法能够满足旋转振动系统的工程设计要求,从而提高其设计的效率和可靠性。 展开更多
关键词 旋转超声加工 超声振动系统 超声换能器 变幅杆 工具杆
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氧化锆陶瓷材料的旋转超声加工 被引量:13
11
作者 柴京富 李尧忠 杨卫平 《机械设计与制造》 北大核心 2010年第1期117-119,共3页
研究了用旋转超声加工的方法对氧化锆陶瓷材料进行磨削,探讨了旋转超声磨削的机理,并采用正交组合试验方法,进行了旋转超声磨削加工试验。通过试验探讨了工艺参数对表面粗糙度的影响,从而确定了一组最佳的磨削工艺参数。
关键词 氧化锆 旋转超声加工 机理 工艺
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旋转超声加工振幅与实际切削深度特性研究 被引量:8
12
作者 张承龙 冯平法 吴志军 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第7期883-888,共6页
旋转超声加工中金刚石砂轮超声振幅大小、实际切削深度的正确判定以及工艺参数对金刚石砂轮超声振动幅度影响规律的研究对旋转超声高效精密加工有着重要意义。结合旋转超声加工(RUM)时磨粒的运动及切削特性,分析了磨粒的实际切削深度特... 旋转超声加工中金刚石砂轮超声振幅大小、实际切削深度的正确判定以及工艺参数对金刚石砂轮超声振动幅度影响规律的研究对旋转超声高效精密加工有着重要意义。结合旋转超声加工(RUM)时磨粒的运动及切削特性,分析了磨粒的实际切削深度特性,开展了实际切削深度与超声振幅关系的试验研究;通过改变主轴转速、进给速度、切削深度等工艺参数,讨论了工艺参数对加工时金刚石砂轮超声振幅特性的影响。研究表明:旋转超声面铣削加工时,超声振幅与轴向进给的有效叠加决定实际切削深度;金刚石砂轮的超声振幅具有一定的稳定性,可以有效确保旋转超声加工工件的尺寸精度。 展开更多
关键词 机械制造工艺与设备 旋转超声加工 端面铣削 实际切深 超声振幅
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旋转超声电解复合加工小孔流场仿真 被引量:6
13
作者 刘泽祥 康敏 李曙生 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期748-753,共6页
为解决电解加工深小孔中电解液难以进入加工区和电解产物难以排出的问题,构建了内喷式旋转超声电解复合加工装置,进行了电解加工、旋转电解加工和旋转超声电解复合加工小孔的对比试验。试验结果表明,阴极旋转能明显提高孔的圆度,旋转超... 为解决电解加工深小孔中电解液难以进入加工区和电解产物难以排出的问题,构建了内喷式旋转超声电解复合加工装置,进行了电解加工、旋转电解加工和旋转超声电解复合加工小孔的对比试验。试验结果表明,阴极旋转能明显提高孔的圆度,旋转超声电解复合加工具有最大的平均加工电流,所加工孔的直径、深度都为三者中最大,表明其材料去除率是最大的。在此基础上,利用有限元ANSYS CFX软件,建立了气液两相流三维气穴模型,分析了阴极旋转和阴极高频振动对电解加工流场、电场的影响。仿真结果表明:阴极旋转使得气泡在阴极表面聚集,不利于气泡的排出,阴极振动加速了电解液的运动,有利于气泡的排出,因此具有最大的材料去除率。 展开更多
关键词 旋转超声电解复合加工 小孔 有限元仿真 流场
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旋转式变压器在超声加工中的应用 被引量:4
14
作者 姚震 郭钟宁 +2 位作者 张永俊 李远波 唐勇军 《机床与液压》 北大核心 2011年第15期78-80,共3页
针对旋转超声加工中主轴上使用电刷存在的缺点,利用磁芯几何常数法设计了高频无接触旋转式变压器,取代了超声波发生器半桥逆变电路中的高频变压器,分析了一、二次侧绕组间距大小对旋转变压器的影响。实验结果表明:该方案解决了旋转超声... 针对旋转超声加工中主轴上使用电刷存在的缺点,利用磁芯几何常数法设计了高频无接触旋转式变压器,取代了超声波发生器半桥逆变电路中的高频变压器,分析了一、二次侧绕组间距大小对旋转变压器的影响。实验结果表明:该方案解决了旋转超声加工中能量传递的问题,在工程上有一定的参考价值。 展开更多
关键词 旋转式变压器 超声电源 超声加工
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用于旋转超声加工的超声波发生器频率跟踪策略 被引量:5
15
作者 马付建 焦首岳 +3 位作者 刘宇 康仁科 张生芳 沙智华 《中国工程机械学报》 北大核心 2020年第5期377-383,共7页
针对旋转超声加工中采用无线传输方式传递超声电能时,在超声波发生器频率跟踪电路设计中,反馈信号无法直接从超声振动单元侧直接采集的问题,基于变压器互感耦合原理,分析无线传输变压器初级与次级间电流、电压与电流相位信息的关系。建... 针对旋转超声加工中采用无线传输方式传递超声电能时,在超声波发生器频率跟踪电路设计中,反馈信号无法直接从超声振动单元侧直接采集的问题,基于变压器互感耦合原理,分析无线传输变压器初级与次级间电流、电压与电流相位信息的关系。建立利用无线传输变压器初级电流、电压与电流相位信息信号反映次级信号进行超声波发生器频率跟踪的信号采集方法,结合最大电流搜索和电压与电流相位信息锁相跟踪技术,提出了用于旋转超声加工的超声波发生器复合频率跟踪策略。对超声波发生器的信号采集与频率跟踪电路进行设计,并基于STC89C51单片机编制了频率跟踪程序,研制了用于旋转超声加工的超声波发生器,并对研制的超声波发生器在空载及加工中频率跟踪性能进行测试。结果表明:研制的超声波发生器信号在空载和旋转超声加工中频率跟踪性能稳定,可以满足实际旋转超声加工要求。 展开更多
关键词 旋转超声加工 超声无线电能传输 超声波发生器 频率跟踪
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旋转超声加工中的频率跟踪技术研究 被引量:6
16
作者 姚震 郭钟宁 +1 位作者 张永俊 张伟涛 《机床与液压》 北大核心 2013年第21期5-7,共3页
针对旋转超声加工的特点,设计旋转超声电源的匹配电路,分析换能器的阻抗特性和频率特性。提出利用最大电流法进行扫频、利用锁相环技术进行频率跟踪的方法和动态调整匹配电感和驱动频率的控制策略。并通过实验验证提出的频率跟踪方法可... 针对旋转超声加工的特点,设计旋转超声电源的匹配电路,分析换能器的阻抗特性和频率特性。提出利用最大电流法进行扫频、利用锁相环技术进行频率跟踪的方法和动态调整匹配电感和驱动频率的控制策略。并通过实验验证提出的频率跟踪方法可行有效,能消除温度、负载变化对换能器谐振工作的影响。 展开更多
关键词 旋转超声加工 频率跟踪 感应供电 动态匹配
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旋转超声振动加工中非接触电能传输特性研究 被引量:5
17
作者 谢鸥 李华 +1 位作者 曹洋 徐翔 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2017年第5期736-740,共5页
针对旋转超声振动加工中接触式电能传输方式存在的弊端,提出了一种非接触电能传输系统。建立了非接触电能传输松耦合感应模型,理论分析了电能传输效率的影响因素,对松耦合变压器原/副边进行了阻抗匹配;仿真分析了系统电压增益、原/副边... 针对旋转超声振动加工中接触式电能传输方式存在的弊端,提出了一种非接触电能传输系统。建立了非接触电能传输松耦合感应模型,理论分析了电能传输效率的影响因素,对松耦合变压器原/副边进行了阻抗匹配;仿真分析了系统电压增益、原/副边功率及传输效率随负载和松耦合变压器设计参数的变化规律;实验研究了系统传输效率和电源频率、磁芯间距之间的影响关系,证明了方案的可行性。 展开更多
关键词 旋转超声振动加工 非接触电能传输特性 松耦合变压器 传输效率
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陶瓷材料超声旋转加工技术 被引量:18
18
作者 赵福令 冯冬菊 +1 位作者 史俊才 郭东明 《电加工与模具》 2001年第1期1-5,共5页
超声旋转是加工硬脆材料的一种有效的加工方法 ,本文介绍了该加工技术的基本原理、应用特点及加工过程中材料去除机理 ,叙述了超声旋转加工技术的发展概况。
关键词 陶瓷材料 超声旋转加工 仿铣加工
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旋转超声电解复合加工小孔的仿真加工 被引量:3
19
作者 刘泽祥 张斌 卢意 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2020年第4期90-95,共6页
为研究旋转超声电解复合加工小孔的成型过程,进行了旋转超声电解复合加工小孔试验,得到了不同加工时间孔的截面,并根据试验参数,进行了基于ANSYS的二维仿真加工和三维仿真加工。对小孔的入口直径、底面直径和加工深度进行了对比分析,结... 为研究旋转超声电解复合加工小孔的成型过程,进行了旋转超声电解复合加工小孔试验,得到了不同加工时间孔的截面,并根据试验参数,进行了基于ANSYS的二维仿真加工和三维仿真加工。对小孔的入口直径、底面直径和加工深度进行了对比分析,结果表明由于三维仿真加工中采用了管电极,并考虑了电解加工中阴极超声高频振动对电解液电导率的影响,故其仿真结果更加接近试验值,间接证明了旋转超声电解复合加工小孔三维仿真加工的可靠性,展示了不同时刻的三维加工型腔,为旋转超声电解复合加工的成型过程和成型规律的研究提供了参考。 展开更多
关键词 旋转超声电解复合加工 小孔 仿真加工 ANSYS软件
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航空先进材料旋转超声椭圆振动加工研究进展 被引量:9
20
作者 王健健 张建富 冯平法 《航空制造技术》 2018年第21期30-37,共8页
旋转超声加工是航空先进材料高效精密低损伤加工的有效方法。在传统的旋转超声加工中,刀具在高速旋转的同时沿着其轴线做超声频率的一维纵向振动。近年来,出现了旋转超声椭圆振动加工这种新型的旋转超声加工工艺,它利用刀具的二维椭圆... 旋转超声加工是航空先进材料高效精密低损伤加工的有效方法。在传统的旋转超声加工中,刀具在高速旋转的同时沿着其轴线做超声频率的一维纵向振动。近年来,出现了旋转超声椭圆振动加工这种新型的旋转超声加工工艺,它利用刀具的二维椭圆振动代替传统的一维纵向振动,以进一步提高旋转超声加工的工艺性能。自旋转超声椭圆振动加工技术提出以来,国内外学者开展了大量的相关研究工作。本研究在简要概述旋转超声椭圆振动加工基本原理的基础上,从椭圆超声振动装备和工艺两个方面,总结旋转超声椭圆振动加工的国内外研究进展。在装备研究方面,阐述纵扭、纵弯和双弯等不同形式的椭圆振动产生方法;在工艺研究方面,讨论椭圆超声振动在磨料加工和切削加工等不同加工方法中的应用。基于旋转超声椭圆振动加工的发展现状,结合航空先进材料的加工需求,从加工机理研究、新材料工艺研究、椭圆轨迹稳定性、多自由度超声刀具设计等方面对未来发展趋势进行展望。 展开更多
关键词 旋转超声加工 椭圆振动 航空材料 纵扭复合振动 磨料加工
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