简析塑性微细旋转超声加工机理及相关技术

论文导读：计了响应曲面实验探讨了μRUM加工钛合金中的轴向力特性；浅析了加工参数对轴向力、轴向力低频信号周期、切深的影响；在此基础上，利用COMSOLMultiphysics4.2有限元仿真软件模拟了单磨粒在一个振动周期内的加工历程，与实验值的比较表明，论述解与实验值吻合较好，进一步证明了切深计算策略的可靠性。最后本论文还阐述了多功能微细
摘要：微细旋转超声加工（Micro Rotary Ultrasonic Machining：μRUM）是一种结合了超声加工（Ultrasonic Machining：U）和磨削加工优点的新型复合特种加工策略。与传统的电加工策略相比，μRUM对材料的导电性没有要求，并可以较好的保持工件原有特性，由此在非导电硬脆性材料的微细加工领域有重要的运用价值。但目前μRUM的机理尚不完全明确，在一定程度上限制了该策略的进一步进展。本论文首先针对μRUM的工艺特点，设计了基于恒定速率进给的μRUM加工装置；在此基础上根据实验需求搭建了轴向力测量系统并编写了基于LabVIEW的轴向力采集软件。开展了μRUM中材料塑性去除方式的探讨，在考虑主轴旋转运动对材料去除形状影响的基础上，得到了新的材料塑性去除模型；模型验证实验结果表明：在低进给速率下，论述值与实验值吻合的较好；随着进给速率的增加误差逐渐变大，这主要是材料的去除方式随着进给速率的增加发生转变所导致的。对μRUM加工碳化硅（SiC）陶瓷历程中的轴向力展开了探讨。对轴向力的频域浅析表明其中包含了由刀具变形引起的低频信号和由超声振动带来的高频信号。在此基础上分别拟合了加工参数对轴向力、轴向力低频信号周期和磨粒切深的经验公式。此外，还浅析了轴向力对工具磨损类型的影响。除此之外，设计了响应曲面实验探讨了μRUM加工钛合金中的轴向力特性；浅析了加工参数对轴向力、轴向力低频信号周期、切深的影响；在此基础上，利用COMSOL Multiphysics4.2有限元仿真软件模拟了单磨粒在一个振动周期内的加工历程，与实验值的比较表明，论述解与实验值吻合较好，进一步证明了切深计算策略的可靠性。最后本论文还阐述了多功能微细旋转超声加工机床初步设计工作，确立了机床的机械本体结构并选定了电机的伺服制约案例；提出了PMAC作为下位机，基于LabVIEW的数控软件作为上位机的数控案例；在此基础上重点论述了数控系统中关键功能模块的编写技术。关键词：微细旋转超声加工论文轴向力论文塑性去除论文工具磨损论文LabVIEW论文
本论文由www.7ctime.com,需要论文可以联系人员哦。摘要5-7
ABSTRACT7-12
第一章 绪论12-23

1.1 旋转超声加工技术12-15

1.1 旋转超声加工介绍12-15

1.2 旋转超声加工去除机理15

1.2 旋转超声加工探讨近况15-20

1.2.1 加工装备研制近况15-17

1.2.2 加工机理探讨近况17-19

1.2.3 工艺实验探讨近况19-20

1.3 课题探讨来源、作用及内容20-22

1.3.1 课题来源20

1.3.2 课题作用20-21

1.3.3 课题探讨内容21-22

1.4 本章小结22-23

第二章 基于恒速进给的微细旋转超声加工装置23-31

2.1 机床系统23-24

2.2 超声振动装置24-25

2.3 轴向力测量系统25-30

2.3.1 高频动态力传感器25-27

2.3.2 数据采集案例27

2.3.3 基于 LabVIEW 的采集软件27-30

2.4 本章小结30-31

第三章 微细旋转超声加工材料塑性去除模型31-42

3.1 塑性去除模型的建立31-35

3.

1.1 模型假设31

3.

1.2 模型建立31-35

3.2 参数拟合实验35-37
3.

2.1 实验装置35

3.

2.2 参数拟合实验设计35-36

3.

2.3 参数拟合实验设计结果36-37

3.3 模型验证实验37-40

3.1 模型验证实验37-38

3.2 模型验证实验结果浅析38-40

3.4 本章小结40-42

第四章 微细旋转超声加工 SiC 陶瓷轴向力探讨42-54

4.1 参数筛选实验设计42-43

4.2 参数筛选实验浅析43-45

4.

2.1 轴向力大小浅析43

4.

2.2 轴向力频域浅析43-44

4.

2.3 切深计算公式推导44-45

4.3 Box-Behnken 响应曲面实验45-50
4.

3.1 Box-Behnken 实验设计45-46

4.

3.2 加工参数对轴向力的影响46-47

4.

3.3 轴向低频力信号浅析47-49

4.

3.4 切深浅析49-50

4.5 工具磨损浅析50-52

4.6 本章小结52-54

第五章 微细旋转超声加工钛合金轴向力探讨54-66

5.1 参数筛选实验54-55

5.

1.1 参数筛选实验54

5.

1.2 实验参数选择54-55

5.2 轴向力响应曲面实验55-57
5.

2.1 Box-Behnken 实验设计55

5.

2.2 加工参数对轴向力的影响55-57

5.3 轴向力信号频域浅析57-60
5.

3.1 轴向力低频信号浅析57-59

5.3.2论文导读：分60-615.4.2边界条件设置61-625.4.3材料属性与求解器设置625.4.4仿真结果浅析62-655.5本章小结65-66第六章多功能微细旋转超声加工机床的设计66-766.1硬件设计66-716.1.1机械本体设计66-696.1.2伺服系统设计69-716.2数控系统开发技术71-756.2.1系统基本功能71-726.2.2关键功能模块的开发技术72-756.3本章小结75
切深响应曲面浅析59-60

5.4 轴向力的有限元仿真计算60-65

5.

4.1 几何模型与网格划分60-61

5.

4.2 边界条件设置61-62

5.

4.3 材料属性与求解器设置62

5.

4.4 仿真结果浅析62-65

5.5 本章小结65-66
第六章 多功能微细旋转超声加工机床的设计66-76

6.1 硬件设计66-71

6.

1.1 机械本体设计66-69

6.

1.2 伺服系统设计69-71

6.2 数控系统开发技术71-75
6.

2.1 系统基本功能71-72

6.

2.2 关键功能模块的开发技术72-75

6.3 本章小结75-76
第七章 结论与展望76-78

7.1 探讨内容总结76-77

7.2 探讨展望77-78

参考文献78-83
致谢83-84
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文84