6061铝合金轴向超声振动辅助挤出切削性能研究

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作者 皮云云 高崇金 苏开华 《兵器材料科学与工程》 北大核心 2025年第3期42-48,共7页

轴向超声振动辅助挤出切削(axial ultrasonic vibration-assisted extrusion machining,AUV-EM)是一种新型大塑性变形工艺,是轴向超声振动与常规挤出切削工艺(extrusion machining,EM)的结合。基于EM与AUV-EM两种加工方式,通过有限元仿... 轴向超声振动辅助挤出切削(axial ultrasonic vibration-assisted extrusion machining,AUV-EM)是一种新型大塑性变形工艺,是轴向超声振动与常规挤出切削工艺(extrusion machining,EM)的结合。基于EM与AUV-EM两种加工方式,通过有限元仿真软件Deform 2D对6061铝合金的切削过程进行模拟仿真,分析加工参数对制备6061铝合金切屑带材的影响规律,并在相同参数下进行试验验证。结果表明:超声振动改变了主刀具和限制刀具的切削轨迹、刀屑间的接触状态等,使得切削温度、切削力与常规EM不同。主刀具和限制刀具切削工件的同时,沿着轴向超声振动,使得刀屑间的润滑条件改善、摩擦因数减小,最高切削温度降低。且主刀具X方向、组合刀具X方向、Y方向的平均切削力也均降低。随着切削速度和超声振幅的增大,轴向超声振动的改善效果逐渐减弱。此研究为AUV-EM加工参数的选择,提供了参考。 展开更多

关键词 轴向超声振动 切削速度 超声振幅 切削温度 切削力

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轴向超声振动-电解在线砂轮修整技术复合辅助磨削ZTA陶瓷磨削力

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作者 刘折 赵波 童景琳 《应用声学》 北大核心 2025年第4期939-945,共7页

为深入探究轴向超声振动-电解在线砂轮修整(ELID)技术复合辅助磨削ZTA纳米复相陶瓷时施加轴向超声振动对磨削力的影响规律及轴向超声振动-ELID复合辅助磨削时的磨削机理,在分析轴向超声振动单颗磨粒运动轨迹的基础上,基于硬脆材料的材... 为深入探究轴向超声振动-电解在线砂轮修整(ELID)技术复合辅助磨削ZTA纳米复相陶瓷时施加轴向超声振动对磨削力的影响规律及轴向超声振动-ELID复合辅助磨削时的磨削机理,在分析轴向超声振动单颗磨粒运动轨迹的基础上,基于硬脆材料的材料去除机理,根据去除材料体积不变原则,计算了单颗磨粒平均未变形切屑厚度,建立了切屑变形力模型;考虑超声振动对摩擦力的影响,计算磨粒与工件之间的滑移速度,构建了切削过程中的摩擦力模型。进而建立了轴向超声振动-ELID复合辅助磨削时的磨削力综合模型。搭建了轴向超声振动-ELID复合辅助磨削实验平台,对所建模型进行了实验验证。实验结果表明,随着磨削深度、进给速度的增加,法向力和切向力均不断增大,随着砂轮线速度的增大,法向力和切向力均呈下降趋势,轴向超声振动-ELID复合辅助磨削时的磨削力均小于ELID磨削时的磨削力,这与对模型的分析一致。轴向超声振动的施加有助于降低磨削力,模型仿真值与实验值最大误差19.76%,模型仿真值与实验值变化规律一致、趋势吻合度较好,验证了所建模型的正确性。 展开更多

关键词 轴向超声振动 电解在线砂轮修整 磨削力 复合磨削 ZTA陶瓷

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轴向超声振动辅助磨削的表面残余应力建模 被引量：9

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作者 何玉辉 唐楚 +1 位作者 唐进元 周群 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2017年第22期185-191,共7页

以单颗磨粒为对象,分析了轴向超声振动下磨粒的运动特性;在此基础上,将磨削力分为切削变形力和摩擦力两部分,分别分析了轴向超声振动对切屑变形力和摩擦力的影响。在切削变形力方面,轴向超声振动改变了磨粒的运动方向和运动轨迹;在摩擦... 以单颗磨粒为对象,分析了轴向超声振动下磨粒的运动特性;在此基础上,将磨削力分为切削变形力和摩擦力两部分,分别分析了轴向超声振动对切屑变形力和摩擦力的影响。在切削变形力方面,轴向超声振动改变了磨粒的运动方向和运动轨迹;在摩擦力方面,轴向超声振动降低了磨粒与工件间的摩擦因数;结合切向磨削力与热源强度的关系,以及温升是磨削表面残余应力产生的主要因素,建立了轴向超声振动辅助磨削的表面残余应力模型。进行轴向超声振动辅助磨削45钢的表面残余应力实验,确定了模型的常数,并验证了所建模型的正确性。 展开更多

关键词 轴向超声振动 残余应力建模 切削变形力 热源强度

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蓝宝石不同晶面轴向超声振动辅助磨削特性研究 被引量：4

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作者 胡中伟 邵铭剑 +2 位作者 方从富 于怡青 徐西鹏 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第11期1380-1385,共6页

选取蓝宝石的A面、C面、M面及R面开展轴向超声振动辅助磨削试验,并从磨削力、比磨削能、表面粗糙度及表面形貌等角度对比蓝宝石四个晶面超声振动辅助磨削效果的差异。施加超声振动辅助磨削时,蓝宝石四个晶面的磨削力、比磨削能及表面粗... 选取蓝宝石的A面、C面、M面及R面开展轴向超声振动辅助磨削试验,并从磨削力、比磨削能、表面粗糙度及表面形貌等角度对比蓝宝石四个晶面超声振动辅助磨削效果的差异。施加超声振动辅助磨削时,蓝宝石四个晶面的磨削力、比磨削能及表面粗糙度相对未施加超声振动时均有所减小,且工件表面损伤裂纹较小,表面质量更好;蓝宝石不同晶面在施加超声振动时的磨削力、比磨削能和表面粗糙度的减小比例不同,C面的减小比例最小,M面和A面的减小比例较大,R面的减小比例最大;超声振动辅助磨削蓝宝石四个晶面时,R面的改善效果最好,其次是M面和A面,C面的改善效果较差,这反映工件材料的脆性越大,超声辅助磨削对加工质量的改善效果越明显。 展开更多

关键词 蓝宝石 轴向超声振动辅助磨削 磨削特性 表面形貌

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轴向超声振动辅助钻削机理与试验研究 被引量：5

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作者 田英健 邹平 +1 位作者 陈硕 温泉 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期705-709,共5页

针对传统钻削过程中经常出现断屑、排屑困难以及加工质量差等问题,提出了轴向超声振动辅助钻削加工方法,并研究了其运动特性和断屑机理.利用自行设计的轴向超声振动辅助钻削系统对45号钢进行了传统钻削与轴向超声振动辅助钻削的对比试验... 针对传统钻削过程中经常出现断屑、排屑困难以及加工质量差等问题,提出了轴向超声振动辅助钻削加工方法,并研究了其运动特性和断屑机理.利用自行设计的轴向超声振动辅助钻削系统对45号钢进行了传统钻削与轴向超声振动辅助钻削的对比试验.从孔的粗糙度、表面微观形貌、切屑形态等方面进行研究.结果表明,相对于传统钻削,轴向超声振动辅助钻削能有效降低孔表面粗糙度,改善孔表面微观形貌.另外,对试验结果进行方差分析,结果显示主轴转速和超声振幅对孔表面粗糙度有显著影响,其中当振幅在20μm,主轴转速在450 r/min时加工效果最好. 展开更多

关键词 轴向超声振动 辅助钻削 45号钢材料 运动特性 断屑机理 加工质量

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GH4169高温合金轴向超声振动钻削加工实验研究 被引量：3

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作者 田英健 邹平 +2 位作者 康迪 董淳昊 杨旭磊 《电加工与模具》 2017年第4期48-51,共4页

针对GH4169高温合金材料钻削加工困难、表面质量和加工精度要求高等难题,基于在普通车床上实现超声振动钻削加工的思想,设计了一套轴向超声振动钻削加工系统。利用该系统对GH4169高温合金材料做了轴向超声振动钻削与普通钻削的对比实验... 针对GH4169高温合金材料钻削加工困难、表面质量和加工精度要求高等难题,基于在普通车床上实现超声振动钻削加工的思想,设计了一套轴向超声振动钻削加工系统。利用该系统对GH4169高温合金材料做了轴向超声振动钻削与普通钻削的对比实验。结果表明:在不同的转速和振幅下,轴向超声振动钻削相对于同一实验条件下的普通钻削,可明显提高孔的加工质量,且在切屑形态和孔表面形貌等方面均有较大改善。 展开更多

关键词 轴向超声振动钻削 GH4169高温合金 钻削系统 加工质量

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SiCp/Al轴向超声振动微铣削的切削特性试验研究 被引量：6

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作者 董志国 魏秋艳 +2 位作者 刘建成 赵雪岩 张鑫祺 《制造技术与机床》 北大核心 2020年第1期34-37,共4页

针对SiCp/Al复合材料微铣削刀具易磨损、难以获得高质量加工表面的问题,对40%体积分数的SiCp/Al复合材料采用轴向超声振动进行辅助微铣削,根据轴向超声振动微铣削的切削特点,通过试验研究铣削力信号的幅频特性,三向切削力随主轴转速、... 针对SiCp/Al复合材料微铣削刀具易磨损、难以获得高质量加工表面的问题,对40%体积分数的SiCp/Al复合材料采用轴向超声振动进行辅助微铣削,根据轴向超声振动微铣削的切削特点,通过试验研究铣削力信号的幅频特性,三向切削力随主轴转速、切削深度和每齿进给量的变化规律,并与普通微铣削进行和对比。结果表明:采用轴向超声振动辅助微铣削,三向铣削分力都呈现出随主轴转速先增大再缓慢减小的趋势,可使3个方向的铣削力减小10%~50%。 展开更多

关键词 SICP/AL复合材料 轴向超声振动 微铣削 铣削力

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轴向超声振动切削参数对表面质量的影响 被引量：3

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作者 薛磊 吕志杰 +1 位作者 党迪 孙中阳 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2023年第3期152-155,共4页

基于全因子实验设计,进行了轴向超声振动车削实验,研究了6061铝合金轴向振动车削参数(切削速度、背吃刀量、进给量)对表面粗糙度的影响,并对表面粗糙度进行了预测。对实验数据进行极差分析、切削用量交互作用分析,得到了各切削参数对表... 基于全因子实验设计,进行了轴向超声振动车削实验,研究了6061铝合金轴向振动车削参数(切削速度、背吃刀量、进给量)对表面粗糙度的影响,并对表面粗糙度进行了预测。对实验数据进行极差分析、切削用量交互作用分析,得到了各切削参数对表面粗糙度的影响。基于多元回归法与指数函数法分别建立了表面粗糙度预测模型,对预测模型进行显著性检验,并与测试实验结果相对比。实验结果表明,指数函数预测模型可以更好地对表面粗糙度进行预测,预测精度较高,对6061铝合金轴向振动车削参数的选择提供了依据。 展开更多

关键词 铝合金 表面粗糙度 轴向超声振动 预测模型 切削参数

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钛合金轴向超声振动微钻削的钻削力与毛刺研究 被引量：7

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作者 朱徐辉 董志国 +2 位作者 丁艳红 刘沛林 侯张敏 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2022年第5期170-173,共4页

针对TC4钛合金普通微钻削中存在的切削力大、断屑难和出口毛刺尺寸大等问题,对TC4钛合金板采用轴向超声振动辅助进行0.9 mm微孔钻削Deform-3D仿真和试验研究,根据轴向超声振动微钻削的切削特性,通过仿真对比分析轴向超声振动钻削和普通... 针对TC4钛合金普通微钻削中存在的切削力大、断屑难和出口毛刺尺寸大等问题,对TC4钛合金板采用轴向超声振动辅助进行0.9 mm微孔钻削Deform-3D仿真和试验研究,根据轴向超声振动微钻削的切削特性,通过仿真对比分析轴向超声振动钻削和普通钻削的切削力,通过试验对比分析轴向超声振动钻削和普通钻削的切削力和出口毛刺,并分析钻削轴向力随进给量的变化规律。结果表明,超声振动钻削的轴向力相较于普通钻削可以降低30%左右,超声振动钻削和普通钻削均随着进给速度的增加而增加,超声振动钻削孔出口毛刺相较于普通钻削分布更加均匀。 展开更多

关键词 轴向超声振动 微孔钻削 DEFORM-3D 轴向力 毛刺

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轴向超声振动车削316L不锈钢试验研究 被引量：2

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作者 朱健 殷振 +1 位作者 张坤 张鹏 《机床与液压》 北大核心 2022年第24期1-8,共8页

对316L不锈钢进行轴向超声振动车削和普通车削单因素对比试验,研究超声振幅和加工工艺参数(切削速度、进给量)对切削力和表面粗糙度的影响规律。试验结果表明:轴向超声振动车削能够有效降低切削力、表面粗糙度和表面轮廓高度;与普通车... 对316L不锈钢进行轴向超声振动车削和普通车削单因素对比试验,研究超声振幅和加工工艺参数(切削速度、进给量)对切削力和表面粗糙度的影响规律。试验结果表明:轴向超声振动车削能够有效降低切削力、表面粗糙度和表面轮廓高度;与普通车削相比,采用轴向超声振动车削加工方式,超声振幅越小,表面粗糙度的改善效果越明显;当进给量由5μm/r增加到25μm/r,轴向超声振动车削的主切削力降低了17%~21%,表面粗糙度降低了21%~28%;随着切削速度的增大,轴向超声振动车削的表面粗糙度和切削力先下降后上升,存在最佳切削速度范围,表面粗糙度最多可降低29.9%,切削力最多可降低30.1%。 展开更多

关键词 轴向超声振动 超声车削 316L不锈钢 表面粗糙度 切削力

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轴向超声振动车削GH4169合金的试验研究 被引量：1

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作者 史春光 张敏良 +2 位作者 柴宁生 龚楠 谢浩 《农业装备与车辆工程》 2022年第6期115-119,共5页

为研究切削速度和进给量对镍基合金GH4169切削时的影响,利用有无轴向超声振动对镍基合金GH4169切削时的切削力、切削温度、表面粗糙度和刀具磨损进行车削试验。结果表明:超声振动能够减缓切屑锯齿化程度;超声振动切削力远低于普通车削,... 为研究切削速度和进给量对镍基合金GH4169切削时的影响,利用有无轴向超声振动对镍基合金GH4169切削时的切削力、切削温度、表面粗糙度和刀具磨损进行车削试验。结果表明:超声振动能够减缓切屑锯齿化程度;超声振动切削力远低于普通车削,当速度增大时2种加工方式下切削力逐渐靠近;进给量与切削温度、粗糙度和切削力呈正相关;切削速度的增大使得切削温度和表面粗糙度也不断升高,且超声振动切削温度和表面粗糙度显著较低。 展开更多

关键词 GH4169 轴向超声振动 切削力 粗糙度 切屑

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轴向功率超声振动珩磨的运动学分析 被引量：2

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作者 王建青 邵延君 祝锡晶 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2010年第1期60-62,共3页

目前,功率超声振动辅助加工技术的研究多集中于试验性分析,尽管有部分理论分析,但只是简单的介绍,尚未形成系统的理论体系。功率超声振动珩磨是功率超声振动切削在珩磨中的应用,通过在普通珩磨的基础上使油石产生功率超声振动来进行珩... 目前,功率超声振动辅助加工技术的研究多集中于试验性分析,尽管有部分理论分析,但只是简单的介绍,尚未形成系统的理论体系。功率超声振动珩磨是功率超声振动切削在珩磨中的应用,通过在普通珩磨的基础上使油石产生功率超声振动来进行珩磨。从运动学角度对油石沿轴向的功率超声振动珩磨加工技术进行较为系统的理论研究,归纳出轴向功率超声振动珩磨的四个运动特性:1)分离特性;2)冲击特性;3)变速特性;4)往复熨压特性。为进一步的动力学研究提供了必要的支撑条件。 展开更多

关键词 轴向功率超声振动珩磨 运动学 特性

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微细深孔超声轴向振动钻削装置的设计 被引量：2

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作者 黄文 《工具技术》 北大核心 2003年第5期20-23,共4页

基于高频振动切削原理 ,设计了一种振频 2 0± 1KHz、振幅 2 5 μm的新型超声轴向振动钻削装置 ,该装置由数字锁相环频率自动跟踪式晶体管型超声波发生器、轴向半波长圆柱型压电陶瓷换能器、半波谐振圆锥型变幅杆以及工具系统组成 ... 基于高频振动切削原理 ,设计了一种振频 2 0± 1KHz、振幅 2 5 μm的新型超声轴向振动钻削装置 ,该装置由数字锁相环频率自动跟踪式晶体管型超声波发生器、轴向半波长圆柱型压电陶瓷换能器、半波谐振圆锥型变幅杆以及工具系统组成 ,可在软质材料上实现微细深孔的精密。 展开更多

关键词 微细深孔 振动切削 超声轴向振动钻削装置 设计 超精密加工 精密加工 软质材料

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微细钻头超声轴向振动钻入横向偏移的有限元分析 被引量：1

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作者 黄文 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2004年第3期96-98,共3页

利用有限元技术对微细钻头超声轴向振动钻入横向偏移过程进行深入分析。结果表明,超声轴向振动钻削从根本上改变了普通钻削的钻入机理,减小了横向偏移量,提高了钻入定心精度,特别适合硬脆材料上的微小孔的精密和超精密加工。

关键词 超声轴向振动钻削 横向偏移 钻入定心精度 微细钻头 有限元

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超声振动辅助磨削马氏体不锈钢表面粗糙度研究 被引量：3

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作者 高绍武 杨长勇 +4 位作者 徐九华 傅玉灿 丁文锋 苏宏华 苏浩 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2018年第20期245-250,共6页

针对强韧性材料铣磨、小孔磨削等工艺中,因磨削速度低所引起的磨削表面粗糙度不易改善的问题,提出采用轴向超声振动辅助磨削工艺进行加工的方法。从几何层面对轴向超声振动辅助磨削表面创成进行理论分析,并对9Cr18马氏体不锈钢开展磨削... 针对强韧性材料铣磨、小孔磨削等工艺中,因磨削速度低所引起的磨削表面粗糙度不易改善的问题,提出采用轴向超声振动辅助磨削工艺进行加工的方法。从几何层面对轴向超声振动辅助磨削表面创成进行理论分析,并对9Cr18马氏体不锈钢开展磨削试验,对比了轴向超声振动辅助磨削与普通磨削条件下的磨削表面粗糙度及表面形貌。结果表明,轴向超声振动辅助磨削可有效改善磨削表面粗糙度,且改善效果受磨削参数的影响,其中磨削速度对轴向超声振动效果影响最大,进给速度及磨削深度影响相对较小。磨削速度及磨削深度的增加对轴向超声振动效果具有弱化作用;增大进给速度,轴向超声振动效果略有增强。 展开更多

关键词 表面粗糙度 轴向超声振动 磨削速度 磨削深度 进给速度

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轴向超声辅助单颗CBN磨粒切削运动分析及切削力试验研究 被引量：1

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作者 向道辉 姚云龙 +2 位作者 周直昆 郭振海 刘中云 《制造技术与机床》 北大核心 2017年第5期139-143,147,共6页

为了研究CBN磨粒砂轮在轴向超声振动条件下的磨削特性,通过轴向超声振动辅助条件下单颗CBN磨粒切削试件的试验,以磨削力为研究对象,研究了轴向超声振动辅助条件下单颗CBN磨粒切削力,从微观角度进行磨粒的运动分析。研究表明:轴向超声辅... 为了研究CBN磨粒砂轮在轴向超声振动条件下的磨削特性,通过轴向超声振动辅助条件下单颗CBN磨粒切削试件的试验,以磨削力为研究对象,研究了轴向超声振动辅助条件下单颗CBN磨粒切削力,从微观角度进行磨粒的运动分析。研究表明:轴向超声辅助条件下的切削力,无论是单颗磨粒所受的法向力F_n还是切向力F_t的值均小于普通条件下的切削力。轴向超声振动辅助条件下单颗CBN磨粒切削运动轨迹是由刀具围绕工件的旋转运动和刀具的高频振动复合而成,其轨迹整体符合正弦曲线轨迹。通过正交试验得出,在一定条件下,轴向超声辅助下的切削力随磨粒切削速度、磨削深度的增大而增大,普通加工中随磨粒大小的增大而增大,超声加工时随磨粒增大有先增后减的趋势。此次试验研究对后期整个CBN砂轮在超声辅助条件下磨削的研究以及CBN砂轮的制备方面都有一定的意义和价值。 展开更多

关键词 单颗CBN磨粒 轴向超声振动 运动轨迹 切削力

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