纵扭复合振动超声加工运动特性研究 被引量：2

1

作者 张能 魏昕 汪永超 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2018年第11期78-80,共3页

外加超声电源激励产生的复合振动输出模态作用于加工刀具上,从而改变实际超声加工过程中刀具相对于工件之间的运动状态,出现不同于传统磨削加工的运动特性,由运动合成原理,在分析纵扭复合振动作用下刀具切削运动轨迹特征及由此产生的加... 外加超声电源激励产生的复合振动输出模态作用于加工刀具上,从而改变实际超声加工过程中刀具相对于工件之间的运动状态,出现不同于传统磨削加工的运动特性,由运动合成原理,在分析纵扭复合振动作用下刀具切削运动轨迹特征及由此产生的加工特性下对普通磨削加工和复合振动超声加工进行磨削工程氧化锆陶瓷材料表面试验,提出了超声加工运动形式的不同所体现出的工艺优势,理论与试验结果表明超声振动下独特的运动形式体现出的加工特性会促进切屑排除,使得刀痕沟槽均匀,改善加工表面质量,突出超声加工工艺方法应用于精密及超精密加工的重要意义。 展开更多

关键词 纵扭复合振动 超声加工 运动轨迹 加工特性

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于Kriging模型的纵扭复合超声振动加工系统设计

2

作者 崔佳俊 祝锡晶 +1 位作者 李婧 赵智全 《工具技术》 北大核心 2024年第5期101-107,共7页

将纵扭复合超声振动应用在加工刀具在切削难加工材料时,可改善工件表面质量和提高加工效率。为了使斜槽式纵扭复合超声振动系统的谐振频率和纵扭转换率达到平衡,对斜槽结构参数(长度、宽度、深度、角度和位置)进行优化设计。运用SolidWo... 将纵扭复合超声振动应用在加工刀具在切削难加工材料时,可改善工件表面质量和提高加工效率。为了使斜槽式纵扭复合超声振动系统的谐振频率和纵扭转换率达到平衡,对斜槽结构参数(长度、宽度、深度、角度和位置)进行优化设计。运用SolidWorks和Ansys Workbench建立参数化仿真过程,采用最优空间填充设计(OSF)进行试验设计,利用自适应细化的方法提高模型的精度,并结合仿真值来验证Kriging模型的模拟值。通过多目标遗传算法(MOGA)的全局搜索,实现在超声电源频率内(20kHz)输出较大的扭转振幅,进而对优化设计后的纵扭复合超声振动系统进行阻抗和振幅测试,验证了Kriging响应面模型的有效性。 展开更多

关键词 纵扭复合超声振动 斜槽 有限元分析 响应面优化设计 多目标遗传算法

在线阅读 下载PDF 职称材料

一种新型纵扭复合超声振动系统的研究 被引量：12

3

作者 唐军 赵波 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2015年第5期742-747,共6页

提出了一种新型纵扭复合超声振动系统的设计方法,并应用有限元软件对其正确性进行仿真验证。利用矩阵传输理论得出了指数过渡变幅杆的纵扭共振频率方程及放大倍数,其间利用MATLAB软件对此频率方程进行了求解;然后通过对圆棒中有纵扭复... 提出了一种新型纵扭复合超声振动系统的设计方法,并应用有限元软件对其正确性进行仿真验证。利用矩阵传输理论得出了指数过渡变幅杆的纵扭共振频率方程及放大倍数,其间利用MATLAB软件对此频率方程进行了求解;然后通过对圆棒中有纵扭复合振动时的应力状况进行分析,得出了一种新型的纵扭同频激励方式。按此法设计纵扭复合超声振动系统,并应用有限元软件ANSYS进行模态分析与瞬态动力学分析。结果表明:有限元分析与理论计算结果吻合较好。 展开更多

关键词 纵扭复合振动 共振 复合变幅杆 有限元分析

在线阅读 下载PDF 职称材料

难加工材料纵扭超声振动辅助铣削加工研究进展

4

作者 牛秋林 戴福朋 +2 位作者 荆露 王星华 刘俐鹏 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期1-10,共10页

纵扭复合超声振动辅助铣削(LTUVAM)是在刀具轴向与扭转方向上施加高频微幅振动的一种辅助铣削技术,具有降低切削力与切削热、提高工件表面质量、提高表面残余压应力、减少刀具磨损等诸多优点。本文围绕难加工材料的铣削加工进行了系统... 纵扭复合超声振动辅助铣削(LTUVAM)是在刀具轴向与扭转方向上施加高频微幅振动的一种辅助铣削技术,具有降低切削力与切削热、提高工件表面质量、提高表面残余压应力、减少刀具磨损等诸多优点。本文围绕难加工材料的铣削加工进行了系统综述。在设备制造方面,阐述了纵扭复合超声振动系统的结构设计方法与工作原理;在工艺开发方面,从LTUVAM的切削刃运动轨迹及切削特性入手,分析各类材料的切削加工性能,并总结了LTUVAM的优势及应用。最后,本文对LTUVAM的未来发展趋势进行展望。 展开更多

关键词 纵扭复合超声振动辅助铣削 难加工材料 超声振动系统 切削刃运动轨迹 切削加工特性

在线阅读 下载PDF 职称材料

周期性扇形孔结构对斜槽型纵扭复合模态超声振动系统性能的影响 被引量：1

5

作者 林基艳 林书玉 钟兴华 《应用声学》 CSCD 北大核心 2022年第5期688-698,共11页

为了解决基于斜槽结构的模式转换型纵扭复合模态超声振动系统存在的扭转分量较小、纵扭转化效率较低的问题,论文对基于周期性扇形孔和斜槽结构的模式转换型纵扭复合模态超声振动系统进行了研究,主要仿真分析了扇形孔结构参数对基于斜槽... 为了解决基于斜槽结构的模式转换型纵扭复合模态超声振动系统存在的扭转分量较小、纵扭转化效率较低的问题,论文对基于周期性扇形孔和斜槽结构的模式转换型纵扭复合模态超声振动系统进行了研究,主要仿真分析了扇形孔结构参数对基于斜槽结构的模式转换型纵扭复合模态超声振动系统谐振频率、扭转振幅、旋转角度和剪切应力的影响规律,并找到使系统获得最佳纵扭转换效率的扇形孔结构参数,且求解出扇形孔结构的引入对系统性能的改善幅度。 展开更多

关键词 斜槽型纵扭复合模态超声振动系统 周期性扇形孔结构 扭转振幅 旋转角度 剪切应力

在线阅读 下载PDF 职称材料

单激励纵扭复合超声铣削系统研究 被引量：22

6

作者 唐军 赵波 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2015年第6期57-61,71,共6页

针对切削、焊接过程中超声复合振动能获得较高加工质量、效率及有助于延长刀具使用寿命,研究分析纵扭复合超声铣削系统运动特性及切削轨迹特征;基于斜梁振动原理,提出加工工艺简单、制造成本低的斜梁式超声变幅杆,并利用有限元软件ANSY... 针对切削、焊接过程中超声复合振动能获得较高加工质量、效率及有助于延长刀具使用寿命,研究分析纵扭复合超声铣削系统运动特性及切削轨迹特征;基于斜梁振动原理,提出加工工艺简单、制造成本低的斜梁式超声变幅杆,并利用有限元软件ANSYS进行结构动力学分析,证实通过单向激励可产生纵扭复合振动;应用研制的纵扭复合超声振动铣削系统对碳纤维复合材料进行切削试验,获得较好加工效果,从而验证理论分析与数值模拟结果的正确性。 展开更多

关键词 单激励 超声加工 纵扭复合振动 有限元分析

在线阅读 下载PDF 职称材料

分离型纵-扭复合超声铣削的稳定性分析 被引量：8

7

作者 唐军 赵波 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第7期1318-1325,共8页

基于运动合成原理,分析了分离型纵-扭复合超声铣削加工的运动特点,阐明了其具有降低切削力、促进切屑排出以及延长刀具使用寿命的实质;基于结构动力学原理,考虑纵-扭复合超声振动对铣削系统动态特性的影响,建立了分离型纵-扭复合超声铣... 基于运动合成原理,分析了分离型纵-扭复合超声铣削加工的运动特点,阐明了其具有降低切削力、促进切屑排出以及延长刀具使用寿命的实质;基于结构动力学原理,考虑纵-扭复合超声振动对铣削系统动态特性的影响,建立了分离型纵-扭复合超声铣削加工的动力学模型和稳定域的解析模型,在此基础上应用MATLAB 7.1软件进行数值分析获得了切削系统的稳定性预测图谱(即叶瓣图);利用碳纤维复合材料进行分离型纵-扭复合超声振动铣削试验研究,试验结果与数值计算结果基本一致,验证了理论模型与稳定性叶瓣图的正确性。 展开更多

关键词 机械制造工艺与设备 超声波加工 纵扭复合振动 稳定性 叶瓣图

在线阅读 下载PDF 职称材料

复合超声振动镗削声振系统的研究 被引量：2

8

作者 朱林 路丹妮 《机床与液压》 北大核心 2018年第23期116-119,共4页

超声振动加工在难加工材料方面的应用越来越广,而在镗削中的应用不多。声振系统性能的好坏直接影响到超声加工质量,而实验表明单激励振动仍不能满足不断提高的加工要求。针对超声镗削加工,设计一种实现纵扭复合振动的变幅杆,阐述了振型... 超声振动加工在难加工材料方面的应用越来越广,而在镗削中的应用不多。声振系统性能的好坏直接影响到超声加工质量,而实验表明单激励振动仍不能满足不断提高的加工要求。针对超声镗削加工,设计一种实现纵扭复合振动的变幅杆,阐述了振型转换原理,进行了结构计算和运动分析,借助有限元分析软件ANSYS对模型进行模态分析、瞬态动力学分析和谐响应分析,为二维超声镗削声振系统的结构设计和性能优化提供了理论依据。 展开更多

关键词 超声波振动镗削 声振系统 纵扭复合振动

在线阅读 下载PDF 职称材料

航空先进材料旋转超声椭圆振动加工研究进展 被引量：9

9

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

在线阅读 下载PDF 职称材料

微织构超声振动铣削系统的研究 被引量：3

10

作者 唐军 陈小静 赵波 《应用声学》 CSCD 北大核心 2020年第6期885-893,共9页

为了在金属切削过程中在7075铝合金表面形成稳定的微织构以提高其服役性能,提出一种微织构超声铣削加工工艺。为此,该文首先基于运动合成原理获得了刀尖的运动轨迹特征和工件表面的织构形貌特征。然后,基于等效电路原理和传输矩阵法建... 为了在金属切削过程中在7075铝合金表面形成稳定的微织构以提高其服役性能,提出一种微织构超声铣削加工工艺。为此,该文首先基于运动合成原理获得了刀尖的运动轨迹特征和工件表面的织构形貌特征。然后,基于等效电路原理和传输矩阵法建立了超声铣削系统的频率方程,并应用牛顿迭代法获得了准确的数值解,通过有限元软件对建立的超声振动系统分别进行模态分析和谐响应分析,获得了具有微织构特征的纵扭复合超声铣削系统。最后,对加工制造出的微织构纵扭复合超声铣削系统进行振动测试、切削力测试和加工测试,结果表明:工件表面形成的“鱼鳞网纹”微观织构能够改变其润湿性能。 展开更多

关键词 微织构 纵扭复合振动 传输矩阵 有限元分析

在线阅读 下载PDF 职称材料

纵扭模态叠加型超声振子的设计研究 被引量：3

11

作者 唐军 赵波 +1 位作者 张烨 徐瑞玲 《机械设计与制造》 北大核心 2017年第2期87-90,共4页

对纵扭模态叠加型超声振子进行了理论研究,该超声振子由纵扭同频夹心换能器与法兰连接段组成。首先,基于等效电路法和传输线理论,研究了纵向及扭转振动在纵扭同频夹心换能器中的传播规律,得到了该换能器的纵、扭共振的等效电路和频率方... 对纵扭模态叠加型超声振子进行了理论研究,该超声振子由纵扭同频夹心换能器与法兰连接段组成。首先,基于等效电路法和传输线理论,研究了纵向及扭转振动在纵扭同频夹心换能器中的传播规律,得到了该换能器的纵、扭共振的等效电路和频率方程组,并通过合理选择各圆柱段的长度,实现了纵扭同频共振。之后,基于环槽结构具有纵振耦合和扭振隔离的特性,对该换能器进行了简并设计,在其末端构造出了纵、扭简并节点,解决了法兰设置问题。最后,应用有限元软件ANSYS对简并后的超声振子进行仿真分析,结果表明超声振子纵扭共振的同频偏差率得到显著降低。 展开更多

关键词 超声振子 纵扭复合振动 有限元分析

在线阅读 下载PDF 职称材料

钛合金超声振动钻削工艺特性仿真及试验研究 被引量：16

12

作者 赵甘霖 冯平法 张建富 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期1597-1605,共9页

针对钛合金传统钻削中存在的切削力大、切削温度高和加工质量差等问题,研究了钛合金超声振动钻削工艺特性。首先,通过超声振动钻削的运动方程,分析了其断续切削和高速切削的特性;然后,利用Deform-3D对钛合金超声振动力钻削的轴向力、扭... 针对钛合金传统钻削中存在的切削力大、切削温度高和加工质量差等问题,研究了钛合金超声振动钻削工艺特性。首先,通过超声振动钻削的运动方程,分析了其断续切削和高速切削的特性;然后,利用Deform-3D对钛合金超声振动力钻削的轴向力、扭矩和切削温度进行了仿真,并通过超声振动钻削试验研究了轴向力、扭矩和出口毛刺相对传统钻削的变化。结果表明:钛合金超声振动钻削可以降低平均轴向力约20%,降低平均扭矩约40%,降低平均切削温度50%以上,钛合金超声加工孔的加工质量明显优于传统加工。钛合金超声纵扭复合振动钻削相比超声一维纵振钻削可以进一步降低钻削轴向力、扭矩和切削温度,体现出更好的钻削工艺特性。 展开更多

关键词 钛合金 超声振动钻削 纵扭复合振动 切削力 扭矩 切削温度

在线阅读 下载PDF 职称材料

超声振动磨削工程陶瓷的磨削力试验研究 被引量：5

13

作者 张能 魏昕 +1 位作者 汪永超 谢小柱 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2019年第1期23-25,共3页

为了研究纵扭复合振动超声加工过程中重要加工参数对磨削力动态变化的影响规律,以超声振动磨削过程中产生的磨削力大小为研究对象,采用纵扭复合振动超声磨削加工工艺方法,搭建测力系统试验平台,研究不同加工参数下磨削工程氧化锆陶瓷材... 为了研究纵扭复合振动超声加工过程中重要加工参数对磨削力动态变化的影响规律,以超声振动磨削过程中产生的磨削力大小为研究对象,采用纵扭复合振动超声磨削加工工艺方法,搭建测力系统试验平台,研究不同加工参数下磨削工程氧化锆陶瓷材料产生的磨削力变化规律,试验结果发现:外加超声振动在一定程度上能强化磨削能力,减小磨削力,取较大进给速度和磨削深度会增大磨削力,使得磨削力波动明显,而主轴转速增大则会显著减小磨削力的产生。 展开更多

关键词 纵扭复合振动 超声加工 测力系统 磨削力试验

在线阅读 下载PDF 职称材料

纵扭超声铣削刀柄设计及测试

14

作者 赵宇 李学伟 +1 位作者 舒盛荣 吴陈军 《应用声学》 2025年第5期1222-1231,共10页

现有的超声铣削刀柄结构尺寸较长,高速旋转时刀具容易产生有害的径向振动。为实现难加工材料的高质量铣削,提出了一种适用于BT40刀柄能产生较大振幅且长度尺寸较小的纵扭超声振子。利用解析法设计了一种前盖板为指数型的纵振超声换能器... 现有的超声铣削刀柄结构尺寸较长,高速旋转时刀具容易产生有害的径向振动。为实现难加工材料的高质量铣削,提出了一种适用于BT40刀柄能产生较大振幅且长度尺寸较小的纵扭超声振子。利用解析法设计了一种前盖板为指数型的纵振超声换能器,基于声波传递的反射原理在指数型变截面杆上开设4条螺旋槽,使纵向振动转换为纵扭复合振动。采用单因素法在有限元软件中分析螺旋槽槽宽、槽深和螺旋角对纵扭谐振效果的影响规律,选出最佳的螺旋槽参数组合。将纵扭超声换能器与BT40刀柄进行装配,构建纵扭超声刀柄模型并进行模态分析,谐振频率为22845 Hz。搭建实验平台对纵扭超声刀柄实物进行阻抗分析和振幅测试。结果显示其谐振频率为22152 Hz,与仿真值相差较小,刀柄输出最大纵向振幅为11.2μm,最大扭转振幅为4.3μm,扭纵比为0.38。纵扭超声刀柄性能满足大部分超声铣削的加工要求,也验证了设计方法的正确性。 展开更多

关键词 纵扭复合振动 有限元分析 螺旋槽参数 纵扭超声刀柄

在线阅读 下载PDF 职称材料