CSiC复合材料旋转超声振动辅助铣削实验研究

合集下载

超声振动微铣削系统的建立及铣削力和残余应力的研究

超声振动微铣削系统的建立及铣削力和残余应力的研究一、本文概述随着现代制造业的飞速发展，对材料加工技术的要求也日益提高。

超声振动微铣削技术作为一种新型的精密加工技术，以其高效、高精度的特点在航空航天、医疗器械、光学仪器等领域得到了广泛应用。

本文旨在建立一个超声振动微铣削系统，并深入研究其铣削力和残余应力的特性，以期为提升我国微铣削加工技术水平提供理论支持和实践指导。

本文首先介绍了超声振动微铣削技术的基本原理和特点，阐述了其相较于传统铣削技术的优势。

随后，详细描述了超声振动微铣削系统的构建过程，包括超声振动装置的设计、铣削刀具的选择以及控制系统的搭建等。

在此基础上，通过实验研究，探讨了不同工艺参数下铣削力的变化规律，并分析了铣削过程中残余应力的产生机制和影响因素。

结合实验结果，提出了优化超声振动微铣削工艺参数的方法，为提升铣削质量和效率提供了参考依据。

本文的研究不仅有助于深入理解超声振动微铣削技术的加工机理，也为实际应用中的工艺参数优化和加工质量控制提供了有力支持。

同时，本文的研究成果对于推动超声振动微铣削技术的进一步发展和应用具有重要意义。

二、超声振动微铣削系统的建立在深入研究超声振动微铣削技术的过程中，建立一个稳定且高效的超声振动微铣削系统至关重要。

该系统主要由超声振动装置、微铣削机床、控制系统以及测量与数据采集装置等组成。

超声振动装置：这一装置是系统的核心，它负责产生和传递超声波振动。

通常采用压电陶瓷换能器，这种换能器能够将电能转化为机械振动，进而驱动刀具进行高频振动。

这种高频振动能够有效降低切削力，提高加工精度和表面质量。

微铣削机床：选用高精度的微铣削机床，以确保加工过程的稳定性和精度。

机床应具备高精度的主轴、进给系统和控制系统，以满足微细加工的需求。

控制系统：控制系统负责整个系统的协调与控制。

通过精确控制超声振动装置和微铣削机床的联动，实现对加工过程的精确控制。

控制系统应具备可编程功能，以便根据不同的加工需求调整参数。

机械用新型碳纤维复合材料的旋转超声加工工艺研究

机械用新型碳纤维复合材料的旋转超声加工工艺研究发布时间：2023-02-17T06:36:51.610Z 来源：《城镇建设》2022年第19期10月作者：罗丹[导读] 碳纤维增强聚合物因其高比模量、高强度、高阻尼能力和低热膨胀系数而广泛应用于飞机零部件、罗丹宁夏共享能源有限公司宁夏省银川市 750021摘要：碳纤维增强聚合物因其高比模量、高强度、高阻尼能力和低热膨胀系数而广泛应用于飞机零部件、汽车零部件和农业机械。

近年来，随着机械技术水平的提高，CFRP材料开始逐步应用于某些机械材料的部件。

由于机械材料的零部件很多，复合材料零件必须根据其在生产和加工过程中的相应结构和功能进行装配并连接到其他结构。

钻孔是最常用的碳纤维钻孔方法。

报告的钻孔工具包括倒角孔、多面孔、蜡烛杆孔和几何形状改变的孔(不同的钻孔长度和斜度、间隙、刀尖、螺旋角等)。

关键词：碳纤维复合材料；旋转超声加工；工艺研究；引言纤维增强复合材料被定义为由纤维增强材料(玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等)形成的基本材料。

并由成型工艺(如卷绕、成型或拉伸)制造。

强化纤维聚合物复合材料是高技术和工业领域广泛使用的良好材料。

与普通金属材料相比，富纤维聚合物密度低、强度高、硬度强、耐腐蚀性高，广泛用于航空和汽车等高精度工业。

然而，这些复合材料常常受到落下的工具和其他低能量物体的破坏，包括撞击、碰撞和冰雹。

因此，提高纤维增强材料的机械性能是一个迫切需要研究的问题。

1碳纤维复合材料的分类碳纤维复合材料主要包括碳纤维增强树脂、碳纤维增强碳基复合材料、碳纤维增强金属基复合材料、碳纤维增强陶瓷基复合材料、碳纤维增强橡胶复合材料、碳纤维增强木材复合材料和碳纤维纸，其中应用最广泛的是碳纤维增强树脂基复合材料。

2碳纤维复合材料的优异性能（1）力学性能。

碳纤维复合材料密度低，密度仅为1.5-2g/cm3，仅占铝合金密度的三分之一，钢密度仅为五分之一，是许多耐高温材料中最轻的一类，而且纤维复合材料制成的组件疲劳强度和断裂强度相对较高。

《SiCp-Al复合材料超声振动微铣削数值模拟及试验研究》范文

《SiCp-Al复合材料超声振动微铣削数值模拟及试验研究》篇一SiCp-Al复合材料超声振动微铣削数值模拟及试验研究一、引言随着现代制造业的飞速发展，对材料加工的要求也越来越高。

SiCp/Al复合材料以其独特的物理和机械性能，在航空、汽车、电子等领域得到了广泛应用。

然而，由于其硬度高、韧性大，传统的加工方法往往难以满足高精度、高效率的加工需求。

因此，研究SiCp/Al复合材料的加工技术具有重要的现实意义。

本文通过数值模拟和试验研究的方法，对SiCp/Al复合材料的超声振动微铣削技术进行了深入探讨。

二、SiCp/Al复合材料特性及加工难点SiCp/Al复合材料是一种以铝基体为主，添加了碳化硅颗粒的复合材料。

其具有高硬度、高强度、耐磨损等优点，但同时也具有加工难度大的特点。

由于碳化硅颗粒的存在，使得材料的脆性和韧性并存，给加工带来了极大的挑战。

此外，SiCp/Al复合材料的导热性差，加工过程中易产生热量积累，导致材料烧伤和加工表面质量下降。

三、超声振动微铣削技术原理及优势超声振动微铣削技术是一种将超声振动技术引入到微铣削加工中的新型加工方法。

通过在铣削过程中引入超声振动，可以有效地降低切削力，提高切削效率，同时改善加工表面的质量。

此外，超声振动还可以有效地抑制切削过程中的热量积累，降低材料烧伤的可能性。

四、数值模拟研究本文采用有限元分析软件对SiCp/Al复合材料的超声振动微铣削过程进行了数值模拟。

通过建立合理的有限元模型，模拟了不同工艺参数下（如切削速度、进给量、切削深度等）的切削力、切削温度、材料去除率等关键参数的变化规律。

结果表明，在合理的工艺参数下，超声振动微铣削可以显著降低切削力，减小切削温度，提高材料去除率。

五、试验研究为了验证数值模拟结果的准确性，本文设计了一系列的试验研究。

通过改变切削速度、进给量、切削深度等工艺参数，观察不同工艺参数对加工表面质量、切削力、切削温度等的影响。

试验结果表明，与传统的铣削方法相比，超声振动微铣削可以显著提高SiCp/Al复合材料的加工效率和质量。

超声振动铣削碳纤维复合材料铣削力的试验研究

超声振动铣削碳纤维复合材料铣削力的试验研究席青祥【摘要】This paper used multivariate orthogonal experimental method of carbon fiber composite materials for ultrasound milling and common milling processing experiment, research in different cutting parameters of the materials under the change rule of milling force. This experimental measurement used Kistler dynamometer, the regulation of the milling force influenced by the spindle speed, the feed rate and the cutting depth obtained. The experimental results show that milling forces which after ultrasound milling and common milling increases as the spindle speed increases, the feed rate increases and the cutting depth increases. But milling force of ultrasound milling is less than common milling.%采用多因素正交试验法对碳纤维复合材料进行超声铣削和普通铣削的加工试验，研究了在不同切削参数下该材料铣削力的变化规律，使用Kistler测力仪对本试验进行测量，得到了铣削速度、每齿进给量、切削深度对铣削力的影响规律．研究结果表明：随着铣削速度、每齿进给量、铣削深度的增加，两种铣削方式下的铣削力都随之增加，但超声铣削产生的铣削力低于普通铣削产生的铣削力．【期刊名称】《河南理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2011(030)005【总页数】4页(P577-580)【关键词】超声振动铣削;碳纤维复合材料;铣削力;Kistler测力仪【作者】席青祥【作者单位】山西煤矿机械制造有限责任公司,太原030031【正文语种】中文【中图分类】TG5410 引言碳纤维增强复合材料(CFRP)是应用最广泛的一种先进复合材料，已在航天航空、体育娱乐、汽车行业等领域得到了广泛应用，其原因是由于它具有较高的比强度和比刚度、较好的抗疲劳性能和优良的耐热性[1-3]．然而其内部的增强相具有较高硬度，这不仅使得机械加工变得非常困难，而且也使得加工刀具磨损加重，加工效率降低，零件表面质量变差．因此，对碳纤维增强复合材料进行精密加工，已成为目前复合材料研究和应用面临的一项亟待解决的难题[4-5]．超声铣削是CFRP加工的一种重要手段，而切削力又是切削过程中重要的物理参数之一．在材料的精密加工过程中，切削力的大小不仅对工件的加工质量和加工精度有一定影响，而且还决定加工中的功率消耗和工艺系统的稳定．同时，在切削过程中，切削力所产生的切削热，会进一步对刀具的磨损、破损、耐用度等造成影响[6]．因此，对切削过程中的切削力进行研究，不仅有助于分析切削过程，而且还可以合理选择切削参数，对实际生产具有重要的指导意义[7-8]．本文基于多因素正交试验法，对CFRP采用超声振动铣削加工方式，研究切削参数对CFRP铣削力的影响规律．1 试验条件及方法1.1 试验条件试验中所使用的测力仪是瑞士Kistler 公司生产的Kistler三向测力仪，主要由多通道电荷放大器、三向铣削力测试仪、超声波发生器、计算机等组成．它的工作原理是电荷放大器通过数据采集卡与计算机连接，测力计与多通道电荷放大器连接，通过测力系统本身配套的测力软件，测得多方向上的力．超声振动铣削碳纤维复合材料的铣削力测量系统如图1所示，试验材料参数如表1所示，试验装置及刀具参数如表2所示．表1 试验材料Tab.1 Experiment materials性能参数值弹性模量/GPa200抗拉强度/GPa2.5剪切强度/MPa80密度/(g·cm-3)1.76基体材料石墨铺层方式900纤维体积含量/%40表2 试验装置Tab.2 Experiment devices加工机床立式加工中心型号:XH714B 工作台工作面长度: 800mm工作台工作面宽度: 400mm加工刀具硬质合金刀具,直径为12mm,螺旋角为45° ,齿数为41.2 试验方法单因素法和多因素法是切削力的试验设计最常采用的两种方法，其中，多因素试验方法根据数理统计的原理，把多个因素设计组合在一起同时进行试验，在试验中每次改变多个因素．此方法优点在于，可以直接揭露各个因素间的交互影响，能够快速找出试验的最优条件，使得试验次数大大减少，工作量降低[9-10]．而正交设计的试验方法，是从全面试验的样本点中挑选出一部分样本点做试验，这些样本点不仅具有代表性，而且具有正交性，是一种多因素的优化试验设计方法．超声振动铣削试验现场如图2所示，试验参数如表3所示，正交表如表4所示．2 试验结果与分析采用顺铣、干切削的切削方式，在36.413 kHz超声振动频率下，采用超声铣削和普通铣削2种铣削方式，研究不同的铣削参数对铣削力的影响,以及在相同铣削参数下不同的铣削方式对铣削力的影响．表3 试验参数Tab.3 Experiment parameters水平因素A切削速度Vc/( m·min-1)B每齿进给量fz( mm·z-1)C切削深度ap/mm175.40.050.12113.00.060.23151.00.070.34188.00.080.4表4 试验用正交表Tab.4 Orthogonal table of experiments试验号切削速度Vc/(m·min-1)每齿进给量fz/(mm·z-1)切削深ap/mm175.40.050.1275.40.060.2375.40.070.3475.40.080.45113.00.050.2611 3.00.060.17113.00.070.48113.00.080.39151.00.050.310151.00.060.411151.0 0.070.112151.00.080.213188.00.050.414188.00.060.315188.00.070.216188.0 0.080.12.1 铣削速度对铣削力的影响铣削速度是影响铣削力的主要因素．图3给出了在不同铣削速度下，采用2种铣削方式在相同铣削参数下铣削力的变化情况．从图3中知，随着铣削速度的增加，2种铣削方式下的铣削力都呈上升趋势，并且超声振动铣削的铣削力变化趋势较缓慢．分析其主要原因：工件材料的应变速率随着铣削速度的增加而增大，单位时间内切削体积也随之增加，从而导致了铣削力的增加；超声铣削的铣削力比普通铣削中的铣削力平均低15～40 N，这说明超声铣削在一定条件下可以有效降低铣削力，从而提高铣削的加工稳定性．2.2 每齿进给量对铣削力的影响由图4可知，在2种铣削方式下，铣削力随着进给量的增加而增大，而超声振动铣削的铣削力小于普通铣削的铣削力．单位时间内切削量随着进给速度的增加而增多，每齿的最大切削厚度随着进给速度的增加而增加．同时，随着进给速度的增加，前刀面与切削的摩擦面积、后刀面与已加工表面的摩擦面积均增大，而且铣削过程铣削阻力也会增大，切削力也会随之增加．另外，从图4中还可看出，用超声铣削和普通铣削2种不同的磨削方式进行加工，前者所产生的铣削力比后者产生的铣削力要小，从而可以得出，利用超声铣削加工可有效降低加工中产生的切削力，从而提高加工稳定性．2.3 铣削深度对铣削力的影响切削深度对铣削力的影响相对于铣削速度对铣削力的影响较小．2种铣削方式下的铣削力与铣削深度的关系曲线如图5所示．从图5可知，2种铣削方式下的铣削力都随着铣削深度的增加而增大．随着铣削深度的增加，单位时间内切除的碳纤维材料就增多，在切削过程中所消耗的能量就会增多，切削刃在工件材料内部的切削长度增加，因而刀具与工件表面的接触面积就会增大，使得摩擦力增大，从而导致切削力增加．3 结论本文采用正交试验的方法对碳纤维复合材料进行超声铣削和普通铣削加工试验，使用Kistler测力仪对铣削力进行测量．通过铣削力的试验研究，得到以下结论：(1)在试验条件下，超声铣削的铣削力低于普通铣削的铣削力．(2)在2种铣削方式下的铣削力都随着铣削速度、每齿进给量、铣削深度的增加而增加．(3)铣削参数中，铣削速度铣削力的影响较大，进给量和切削深度的影响相对较小．参考文献：[1] 赵渠森.先进复合材料手册[M].北京:机械工业出版社,2003.[2] 徐巍巍.碳纤维复合材在高新技术领域中的应用[J].国外丝绸,2005(5):21-23.[3] KAMIK S R, GAITONDE V N, CAMPOS RUBIO J, et al. Delamination analysis in high speed drilling of carbon fiber reinforced plastic (CFRP)using artificial neural network model[J].Materials & Design,2008,29(9):1768-1776.[4] 崔岩,张定金,张增志.复合材料[R].中国新材料产业发展报告(2004):C.北京：航空材料研究院，2004.[5] 崔岩,张风翻,张增志.先进复合材料[R].中国新材料产业发展报告(2005):C.北京：航空材料研究院，2005.[6] WANG Z G, RAHMAN M, WONG Y S, et al. A Hybrid Cutting Force Model for High-speed Milling of Titanium Alloys. CIRP Annals-Manufacturing Technology[J], 2005, 54(1):71-74.[7] 徐宏海,徐倩,刘东.碳纤维复合材料高速铣削实验研究[J]. 机械设计与制造,2009(12):167-169.[8] 高国富,何全茂,董小磊，等.PCD刀具超声铣削SICP/AL复合材料的试验研究[J].制造业自动化,2010(3):41-44.[9] 刘文卿.实验设计[M].北京:清华大学出版社,2005.[10] 李云雁,胡传荣.试验设计与数据处理[M].北京:化工工业出版社,2008.。

旋转超声磨削加工技术研究进展

旋转超声磨削加工技术研究进展朱旭;陈宏堃;陈剑彬;沈剑云【摘要】Rotary ultrasonic assisted grinding (RUAG) combines diamond grinding with ultrasonic tool vibration,to improve machining processes of hard and brittle materials. RUAG enjoys such advantages as less cutting force and less cutting heat,it has been successfully applied to the machining of many brittle materials from optical glasses to ceramics as well as ceramic composites. The emphasis of this review paper was on RUAG equipment researched by domestic and foreign scholars as well as enterprises,and the future of the RUAG was prospected.%旋转超声磨削加工是一种通过将金刚石砂轮复合超声频振动,从而提高对硬脆材料加工能力的特种加工方式,相比于传统磨削具有切削力小、切削热低等特点,已成功应用到光学玻璃、陶瓷及其复合材料的加工生产中.在简要概述了旋转超声磨削的基本原理和发展历程的基础上,主要总结了国内外学者及企业对旋转超声磨削加工装备的研究成果,并对未来旋转超声磨削的研究趋势进行展望.【期刊名称】《电加工与模具》【年(卷),期】2018(000)0z1【总页数】6页(P9-14)【关键词】旋转超声磨削;硬脆性材料;加工装备【作者】朱旭;陈宏堃;陈剑彬;沈剑云【作者单位】华侨大学机电及自动化学院,福建厦门361021;华侨大学机电及自动化学院,福建厦门361021;华侨大学机电及自动化学院,福建厦门361021;华侨大学机电及自动化学院,福建厦门361021【正文语种】中文【中图分类】TG663在高速旋转的固结磨粒刀具上施加任意方向的超声频振动以对工件进行加工的方式，称为旋转超声磨削加工（图1）。

《超声辅助铣削颗粒增强钛基复合材料仿真与实验研究》

《超声辅助铣削颗粒增强钛基复合材料仿真与实验研究》一、引言随着现代工业的快速发展，颗粒增强钛基复合材料因其优异的力学性能和良好的耐腐蚀性，在航空、航天、医疗及汽车制造等领域得到了广泛应用。

然而，由于这种材料的高硬度和复杂的内部结构，其加工难度较大。

超声辅助铣削技术作为一种新型的加工方法，能够有效地解决这一难题。

本文将通过仿真与实验相结合的方式，对超声辅助铣削颗粒增强钛基复合材料的过程进行研究。

二、仿真研究1. 材料模型与参数设定在仿真过程中，我们首先建立了颗粒增强钛基复合材料的有限元模型。

根据实际材料特性，设定了合理的材料参数，包括弹性模量、硬度、热传导率等。

同时，考虑到超声辅助铣削的特殊性，我们还设定了刀具的材料及几何参数。

2. 仿真过程与结果分析仿真过程中，我们模拟了超声辅助铣削颗粒增强钛基复合材料的整个过程，包括切削力的变化、切削温度的分布以及材料的去除过程等。

通过分析仿真结果，我们发现，在超声辅助的作用下，切削力明显减小，切削温度分布更加均匀，有利于提高加工质量和效率。

三、实验研究1. 实验设备与材料准备实验中，我们采用了颗粒增强钛基复合材料作为实验材料，选用合适的刀具进行铣削。

同时，为了实现超声辅助铣削，我们使用了专用的超声设备。

2. 实验过程与数据记录在实验过程中，我们首先进行了无超声辅助的铣削实验，然后进行了超声辅助的铣削实验。

在每次实验中，我们记录了切削力、切削温度、表面粗糙度等数据。

通过对比两种实验结果，我们可以更直观地了解超声辅助铣削的优势。

四、结果与讨论1. 仿真与实验结果对比通过对比仿真和实验结果，我们发现两者在切削力、切削温度等方面具有较好的一致性。

这表明我们的仿真模型能够较好地反映实际加工过程，为进一步的研究提供了有力的支持。

2. 超声辅助铣削的优势分析从实验结果中可以看出，超声辅助铣削具有以下优势：首先，能够显著减小切削力，降低加工过程中的能量消耗；其次，能够使切削温度分布更加均匀，减少热损伤；最后，能够提高加工表面的质量，降低表面粗糙度。

超声振动辅助磨削技术应用研究进展

合加工性能。
术
发展趋势
❖超声振动辅助磨削技术是一个新的研究领域，
其加工机理、加工方法及加工装置的研究还有待
于深入和完善。
发展趋势
发展趋势
高效稳定超声振动系统研究
现有的实验及实用振动切削加工系统输出功率小
、能耗高，因此，期待实用的大功率振动系统到
发展
目前为止，输出能量为4kW的振动系统已研制出
超声振动辅助磨削技术应用研究进展
内容
1
前言
2
发展回顾
3
研究现状
4
发展趋势
前言
不足
概念
优势
前言
❖航空、电子、光学及通信工业的新技术迅猛发展，对硬脆性材料、难加工材料和新型先进材料的需求日益增多，对关键零件的加工效率、加工质量和加工精度提出了更高的要求。
前言
❖传统加工方法是超精密磨削和单点金刚石切削； ❖产生较大的磨削力以及磨削热，引起工件表面、亚表面损伤以及砂轮寿命低；
优点提高材料去除率，延长工具的寿命
UV优AM点
提高脆性与研性域发生转变的临界切削深度，实现脆性材料的延性域加工，使复杂光学元件表面超精密加工可以不须采用磨削和抛光的方法完成加工。
发展回顾
超声
首先是应用在材料的切削加工
振
动 1927年，R.W.Wood和A.L.Loomis发表了有关
磨
削超声波加工的论文，超声加工首次提出。
维超
期分离现象，磨削刃作用时间变短，摩擦系数大幅
声振
度降低，从而促使磨削力大幅度减小，材料去除率
动磨
显著增大。
削
技
术
研究现状
轴向振动使不同磨削刃的切削轨迹互相干涉而产生

《超声辅助铣削颗粒增强钛基复合材料仿真与实验研究》

《超声辅助铣削颗粒增强钛基复合材料仿真与实验研究》一、引言随着制造业的不断发展，颗粒增强钛基复合材料（TMCs）因其独特的物理、化学性能和机械性能，在航空、航天、医疗等领域得到了广泛应用。

然而，TMCs的加工难度较大，尤其是铣削加工，面临着高硬度和高脆性的挑战。

超声辅助铣削技术因其能够有效降低切削力、提高加工质量而受到关注。

本文通过仿真与实验相结合的方式，深入研究了超声辅助铣削颗粒增强钛基复合材料的加工过程。

二、文献综述近年来，关于TMCs的铣削加工研究逐渐增多，主要集中在切削力、切削温度、表面质量等方面。

超声辅助铣削技术因其能够减小切削力、降低切削温度、提高加工质量等优势，在TMCs 的加工中具有广阔的应用前景。

然而，目前关于超声辅助铣削TMCs的研究尚不够深入，特别是在仿真分析和实验研究方面。

三、仿真研究1. 材料模型与参数设置本文采用有限元分析软件，建立了TMCs的切削模型。

模型中考虑了颗粒与基体的力学性能差异，以及切削过程中的热力耦合效应。

仿真参数包括切削速度、进给量、切削深度等。

2. 仿真结果与分析仿真结果显示，在超声辅助铣削过程中，切削力明显降低，切削温度也有所降低。

颗粒增强钛基复合材料的切屑形成过程更为平滑，表面质量得到提高。

此外，仿真还发现，适当的超声振动能够有效地改善切屑的排出，减少积屑现象。

四、实验研究1. 实验设备与材料实验采用超声辅助铣削设备，以TMCs为实验材料。

通过改变超声振动参数、切削参数等，观察不同条件下的加工效果。

2. 实验过程与数据记录在实验过程中，记录了不同条件下的切削力、切削温度、表面质量等数据。

同时，通过显微镜观察了切屑形成过程和表面形貌。

3. 实验结果与分析实验结果表明，超声辅助铣削能够有效降低切削力，减小切削温度。

与仿真结果相符，TMCs的表面质量得到显著提高。

此外，实验还发现，适当的超声振动能够改善切屑的排出和破碎效果。

五、结论本文通过仿真与实验相结合的方式，研究了超声辅助铣削颗粒增强钛基复合材料的加工过程。

超声振动辅助铣削加工实验研究

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｓｔｕｄｉｅｓｔｈｅｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｖｉｂｒａｔｉｏｎａｓｓｉｓｔｅｄｍｉｌｌｉｎｇｏｆａｌｕｍｉｎｕｍａｌｌｏｙ２Ａ１２．Ｔｈｅｉｎｌｆｕｅｎｃｅｏｆｍａｃｈｉｎｉｎｇｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｎｄｖｉｂｒａｔｉｏｎｐａｒａｍｅｔｅｒｓｔｏｃｕｔｔｉｎｇｆｏｒｃｅａｎｄｓｕｆａｒｃｅｒｏｕｇｈｎｅｓｓｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｔｈｅｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｖｉｂｒａｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈｈａｓｈｉｇｈ￣ｅｑｕｅｎｃｙａｎｄｓｍａｌｌａｍｐｌｉｔｕｄｅ，ｗａｓｓｕｐｅｒｉｍｐｏｓｅｄ
摘要：通过实验研究了超声振动辅助铣削加工参数和振动参数对切削力与表面粗糙度的影响。在工件上施加沿进给方向的高频率、小振幅的超声振动。通过切削轨迹研究了超声振动切削的瞬时切削厚度，进而分析了切削力。以主轴转速、每齿进给量和振幅为参数，设计了一系列超声振动辅助铣削加工实验，并利用方差分析方法研究了各参数对切削力影响的显著性。研究结果表明：与未施加超声振动相比，施加超声振动后的切削力明显降低；超声振动铣削加工时对切削力的影响程度由大到小依次为振幅、主轴转速、每齿进给量；在特定的参数下，表面粗糙度也有所改善；表

超声振动铣削碳纤维复合材料刀具磨损分析

超声振动铣削碳纤维复合材料刀具磨损分析李红;王大镇【摘要】C/C composites are selected to study the influence of cutting parameters on composite surface morphology and tool wear morphology.The results show that the wear of the tool is light with adhesive style the cutting speed is low,while the wear form is chipping style when the cutting speed is high.With the increase of cutting depth,the wear degree of the tool increases,while the wear form is mainly abrasive when the depth is low.When the cutting depth increase,the wear form would be flaking wear style.The cutting depth and feed rate are positively correlated with the surface roughness.The relationship between cutting speed and surface roughness was more complicated,and the roughness will increase then decrease with the increase of cutting speed.%选择C/C复合材料,研究切削参数对该复合材料切削加工表面形貌和刀具磨损形貌的影响.结果表明,当切削速度较低时,刀具的磨损程度较轻,呈现出粘着磨损形式;当切削速度较高时,主要磨损形式为崩刃磨损.随着切削深度的不断增大,刀具的磨损程度有着较大的增大,当切削深度较低时,磨损形式主要以磨粒磨损为主;当切削深度较大时,磨损形式主要以剥落磨损为主.切削深度和进给量与表面粗糙度的关系都呈现出正相关关系,切削速度与表面粗糙度之间的关系较为复杂,随着切削速度的增大呈现出先增大后减小的趋势.【期刊名称】《长春工业大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(039)001【总页数】5页(P26-30)【关键词】复合材料;高速切削;刀具磨损:表面形貌【作者】李红;王大镇【作者单位】集美大学诚毅学院机械工程系,福建厦门 361021;集美大学机械学院,福建厦门 361021【正文语种】中文【中图分类】TP2730 引言碳纤维复合材料目前被广泛应用到航空航天领域，并且大都是以切削加工的方式进行制造，切削加工过程中的刀具磨损是制约切削加工发展的主要瓶颈。

振幅对超声辅助磨削CSiC 复合材料表面形貌的影响

第51卷第7期表面技术2022年7月SURFACE TECHNOLOGY·263·振幅对超声辅助磨削C/SiC复合材料表面形貌的影响戴槟，李晓舟，许金凯，王晶东，陈广俊，王茂旬，王深（长春理工大学跨尺度微纳制造教育部重点实验室，长春 130012）摘要：目的通过超声振动辅助磨削加工技术加工C/SiC复合材料可以改变材料的去除方式，通过改变超声振幅能够提高材料去除率并获得较好的表面质量，从而成为C/SiC复合材料的新型加工方式。

方法采用超声辅助磨削技术对C/SiC复合材料进行加工，通过改变超声振幅，观察C/SiC复合材料在不同切削角度下的纤维去除机理、纤维断裂形式，测量不同切削角度下工件表面粗糙度S a。

结果磨削过程中C/SiC复合材料的去除方式以脆性去除为主，纤维损伤形式以纤维断裂、纤维破碎为主。

增大超声振幅后，纤维断裂形式增大并伴随出现基体破碎现象。

随着超声振幅的增大，不同切削角度（0°、45°、90°、135°）下测得的表面粗糙度S a显著减小，降低约15%~41%。

结论由于超声振动的作用，C/SiC复合材料在不同切削角度（0°、45°、90°、135°）下的材料去除方式发生改变，相比于常规磨削的纤维断裂形式，施加超声振动后，磨削过程中产生的纤维折断和基体破碎被去除，在提高材料去除率的同时，表面质量明显提高。

随着超声振幅的增大，不同切削角度（0°、45°、90°、135°）下的表面粗糙度S a都减小，且减小程度也不同，减小程度由大到小的顺序为45°>135°>90° >0°。

关键词：C/SiC复合材料；超声辅助加工；表面质量；表面粗糙度中图分类号：TG506.7 文献标识码：A 文章编号：1001-3660(2022)07-0263-11DOI：10.16490/ki.issn.1001-3660.2022.07.026Amplitude Effect on Surface Morphology by Ultrasonic-assistedGrinding of C/SiC CompositeDAI Bin, LI Xiao-zhou, XU Jin-kai, WANG Jing-dong, CHEN Guang-jun,WANG Mao-xun, WANG Shen(Ministry of Education Key Laboratory for Cross-Scale Micro and Nano Manufacturing,Changchun University of Science and Technology, Changchun 130012, China) ABSTRACT: The machining of C/SiC composite is one of the most challenging problems in mechanical machining.收稿日期：2021–07–05；修订日期：2021–10–16Received：2021-07-05；Revised：2021-10-16基金项目：国家自然科学基金（U19A20103）；装备预研项目（61409230115）；“111”引智基地（D17017）Fund：Supported by National Natural Science Foundation of China (U19A20103); Fund for Equipment Pre-research (61409230115); the “111” Project of China (D17017)作者简介：戴槟（1993—），男，硕士研究生，主要研究方向为微纳制造技术。

旋转超声振动铣削Cr12MoV轴向切削力与表面粗糙度研究

Cr12MoV模具钢具有硬度高、耐磨性和淬透性好等优点，在汽车制造、轮船制造、航空、机电产品制造及家用电器等行业中占有重要地位叫常被用于制造形状较大、承受较大工作负载的各种工具和模具叫然而，由于Cr12MoV模具钢切削加工困难,
收稿日期：2021-01-01 第一作者简介：安强，男，1997年生，硕士研究生。
减小，当切削宽度大于2 mm时,切削力增大，但仍低于切削宽度为1-5 mm时的切削力。
表4轴向平均切削力极差分析结果&!/(r-min"1)
y/mm
Op/mm
o/mm
&1
10.3
16.436
13.14
16.01
&2
15.4
17.916
14.03
17.69
&3
20.45
17.332
16.394
20.05
表面粗糙度％#!m
0.659 0.471 0.478 1.366 1.495 0.552 0.472 1.13 1.297 0.491 0.466 0.687 0.453 0.461 0.547 0.62 0.538 0.544 0.787 0.338 0.433 0.452 0.417 0.586 0.471
《电加工与模具＞2021年第3期
超声加工及其他特种加工
旋转超声振动铳削Crl2MoV轴向切削力与表面粗糙度研究
安强1,靳伍银1,周志楷2
(1.兰州理工大学机电工程学院，甘肃兰州730050； 2.中国铁建重工集团股份有限公司，湖南长沙410100 )
摘要：为研究切削参数对切削效果的影响，将旋转超声振动铣削引入Cr12MoV模具钢铣削过程中；通过正交试验设计开展切削试验，从轴向平均切削力和表面粗糙度两方面研究了旋转超声振动铣削参数选择对Cr12MoV模具钢加工的影响#结果表明：在旋转超声振动辅助铣削Cr12MoV 模具钢的过程中，主轴转速和切削深度对轴向平均切削力和表面粗糙度影响最大；在主轴转速 2000 r/min%切削深度0.6 mm时，可获得较小的轴向平均切削力和较好的表面粗糙度；将旋转超声振动应用到Cr12MoV模具钢铣削过程中，能获得较好的加工效果#

碳复合材料超声辅助车削技术研究的开题报告

碳/碳复合材料超声辅助车削技术研究的开题报告1. 研究背景与意义碳/碳复合材料具有优良的力学性能、高温性能和抗氧化性能，被广泛应用于航天、航空、汽车、兵器等领域。

然而，由于其高硬度和脆性，加工难度较大，传统的加工方法难以满足需求。

因此，碳/碳复合材料的加工成为了一个重要的研究领域。

超声辅助车削技术是一种新型的加工方法，具有加工效率高、表面质量好、加工时无热影响等优点。

本研究旨在探究超声辅助车削技术对碳/碳复合材料加工的影响，为碳/碳复合材料的加工提供新的思路和方法。

2. 研究内容与目标研究内容：（1）对碳/碳复合材料进行超声波干预实验，探究超声波对材料的影响。

（2）设计超声辅助车削实验平台，结合超声波干预实验结果，在不同工艺参数下进行车削实验。

（3）分析不同工艺参数对车削表面质量、加工效率和切削力的影响。

（4）通过实验数据和分析，确定最优的车削工艺参数。

研究目标：（1）了解超声波对碳/碳复合材料的影响机理。

（2）确定最优的超声辅助车削工艺参数。

（3）提高碳/碳复合材料的加工效率和加工质量。

3. 研究方法与步骤研究方法：（1）超声波干预实验：利用超声波对碳/碳复合材料进行实验研究，探究超声波对材料的影响机理。

（2）超声辅助车削实验：设计超声辅助车削实验平台，结合超声波干预实验结果，在不同工艺参数下进行车削实验。

（3）数据分析和优化：分析实验数据，确定最优的车削工艺参数。

研究步骤：（1）文献综述和理论研究，对碳/碳复合材料的特性、加工方法和超声辅助车削技术进行全面了解。

（2）超声波干预实验，探究超声波对碳/碳复合材料的影响，为车削实验提供数据支持。

（3）超声辅助车削实验，设计实验方案，确定不同工艺参数，进行车削实验。

（4）数据分析和优化，统计实验数据，分析不同工艺参数对车削表面质量、加工效率和切削力的影响，确定最优的工艺参数。

4. 预期结果与创新点预期结果：（1）了解超声波对碳/碳复合材料的影响机理。

超声振动辅助铣削仿真及表面性质研究

超声振动辅助铣削仿真及表面性质研究现代科学技术的迅猛发展促使着新型材料领域的兴起,新型材料在市场中所占的地位越来越突出。

特别是航天、航海、电子、国防等现代工业部门对于具有高性能的新型材料更是迫切需求。

这些新材料具有高的应力应变、高硬度、高脆性、耐磨耐腐蚀等特点,更能适应现代尖端产品的性能。

虽然这些材料有着良好的机械性能,却给传统制造业带来了极大的挑战。

新的制造技术也在新型材料的驱动下不断涌现。

超声振动辅助加工就是新型制造技术当中的一个主要代表。

超声振动辅助加工是将高频率、小振幅的超声简谐运动与传统的制造技术相结合的一种特种加工技术。

超声振动辅助加工按照振动施加的方式可以划分成单方向振动辅助加工和正交式振动辅助加工。

通过施加超声振动,在加工的过程当中改变了刀具和工件两者之间的接触方式,促使切削力和表面质量均有一定程度的改善。

切削过程中由于刀具在工件上进行高频率的简谐运动,工件表面上会被加工出具有一定规律的表面微观织构,这些织构随着加工参数和振动参数的不同会呈现出很大的差异,同时也会对表面的性能产生很大的影响。

本文利用有限元仿真和实验研究的方法分析了超声振动辅助铣削加工的过程以及切削表面形貌和性质。

分析了超声振动辅助铣削加工的运动轨迹和受力情况。

利用切削仿真软件AdvantEdge对加工过程仿真进行了具体的实现。

包括加工参数的设置,材料本构参数、失效参数以及刀具和切屑接触模型的设置。

将超声振动加工与传统切削过程相对比,对比分析研究了切削加工中应力、应变、温度、切削力等参数。

变幅杆是超声振动辅助加工过程中非常关键的单元。

为了保证其在使用过程中的稳定性能,对变幅杆进行了振型分析和扫频分析。

振型分析获得变幅杆的不同阶共振频率和模态响应。

扫频分析研究其在外加超声振动载荷下的位移变化情况,提取变幅杆的端面位移,最终求解出变幅杆的放大倍数。

对铝合金2A12、45钢、Ti-6Al-4V三种材料进行超声振动辅助铣削实验。

SiC fSiC陶瓷基复合材料超声振动铣削试验研究

SiC_fSiC摘要本文通过对SiC_fSiC 陶瓷基复合材料超声振动铣削试验的研究分析，探究SiC_fSiC 陶瓷基复合材料在超声振动铣削中的切削机理，并设计了一种有效的切削参数方案。

通过试验结果表明，SiC_fSiC 陶瓷基复合材料超声振动铣削在降低切削力和提高表面质量方面表现出明显优势。

关键词：SiC_fSiC；复合材料；超声振动铣削；切削力；表面质量AbstractThrough the research and analysis of the ultrasonic vibration milling experiment of SiC_fSiC ceramic matrix composite materials, this paper explores the cutting mechanism of SiC_fSiC ceramic matrix composite materials in ultrasonic vibration milling, and designs an effective cutting parameter scheme. The experimental results show that SiC_fSiC ceramic matrix composite materials have obvious advantages in reducing cutting force and improving surface quality in ultrasonic vibration milling.Keywords: SiC_fSiC；composite material；ultrasonic vibration milling；cutting force；surface quality一、引言SiC_fSiC 陶瓷基复合材料具有较高的耐磨、耐高温、耐腐蚀等特性，在飞机、航天、汽车等领域有着广泛的应用。

SiCfSiC陶瓷基复合材料超声振动辅助切削试验研究

SiC f/SiC陶瓷基复合材料超声振动辅助切削试验研究黄博】，汪文虎】，蒋睿嵩2,熊一峰】,刘智武3,吴晓锋3(1.西北工业大学，航空发动机高性能制造工业和信息化部重点实验室，航空发动机先进制造技术教育部工程研究中心,陕西西安710072；2.四川大学空天科学与工程学院，四川成都610065；3.中国航发西安航空发动机有限公司，陕西西安710072)摘要：开展了SiC f/SiC陶瓷基复合材料的超声振动辅助切削试验研究，对比研究超声振动辅助切削及普通切削条件下切削参数对切削力的影响规律。

结果表明：SiC f/SiC陶瓷基复合材料超声振动辅助切削时优选钎焊金刚石磨头，超声振动辅助切削相较于普通切削的切削力降低了10%~ 20%，主轴转速、进给速度、切削深度都会影响超声振动辅助切削和普通切削时的切削力。

为降低切削力、减小刀具磨损，超声振动辅助切削主轴转速应控制在4000r/min。

关键词:SiC f/SiC陶瓷基复合材料；超声振动辅助切削;磨头中图分类号:TG663文献标志码:A文章编号：1009-279X(2021)01-0055-05Study on Ultrasonic Vibration-assisted Cutting for SiC f/SiC Ceramic Matrix CompositesHUANG Bo1,WANG Wenhu1,JIANG Ruisong2,XIONG Yifeng1,LIU Zhiwu3,WU Xiaofeng3( 1.Engineering Research Center of Advanced Manufacturing Technology for Aero Engine of Ministry of Education，Key Laboratory of High Performance Manufacturing for Aero Engine of Ministry of Industry and Information Technology,Northwestern Polytechnical University,Xi?an710072,China；2.School of Aeronautics and Astronautics，Sichuan University，Chengdu610065，China；3.AECC Xi'an Aero-Engine LTD.,Xi'an710072,China)Abstract:The ultrasonic vibration-assisted cutting experiment of SiC f/SiC ceramic matrix composites was carried out，and comparative study for the influence of cutting parameters on cutting force under ultrasonic vibration-assisted cutting and conventional cutting conditions were expanded. The results showed that brazed diamond grinding heads should be preferred for ultrasonic vibration-assisted cutting of SiC f/SiC ceramic matrix pared with conventional cutting，the cutting force of ultrasonic vibration-assisted cutting reduced by10%to20%.The spindle speed，feed rate and cutting depth will affect the cutting force during ultrasonic vibration-assisted and ordinary cutting，and the spindle speed of ultrasonic vibration-assisted cutting should be controlled at4000r/min in order to reduce the cutting force and tool wear.Key words:SiC f/SiC ceramic matrix composites；ultrasonic vibration-assisted cutting；sleeve toolSiC f/SiC陶瓷基复合材料具有比强度高、比刚度高、耐磨损、化学稳定性好等特点,在发动机高温收稿日期:2020-11-28基金项目：中国航发自主创新专项资金项目(ZZCX-2019-022)冲国博士后科学基金资助项目(2020M683569)第一作者简介:黄博，男，1994年生,博士研究生。

超声辐射加工技术在复合材料剪切加工中的应用研究

超声辐射加工技术在复合材料剪切加工中的应用研究在当今复杂的工业生产中，涉及到不同种类的材料加工，其中复合材料在航空、能源、汽车和其他诸多领域都有广泛应用。

然而，对于复合材料加工来说，高效、准确和可控的质量是最关键的挑战。

近年来，超声辐射加工技术被广泛应用于复合材料的剪切加工中，以提高剪切加工质量和效率。

这篇文章将研究超声辐射加工技术在复合材料剪切加工中的应用。

1. 超声辐射加工技术：概述超声辐射加工技术是一种利用超声波能够产生的机械振动来改善材料物理和化学性能的新型精密加工方法。

这种技术可以通过不同的方式作用在物质表面或物质内部。

辐射加工技术主要有两种形式：拉伸与压缩加载。

这种技术应用于材料加工，能够增强材料的强度和韧性，同时改善表面光洁度。

在复合材料领域，超声辐射加工技术主要应用于剪切加工中。

剪切加工是指在制造过程中将复合材料进行纵向或横向剪切的过程。

随着复合材料的广泛应用，这种剪切加工过程变得越来越复杂。

因此，需要更多的技术来增强加工过程的效率和质量。

2. 超声辐射加工技术在复合材料剪切加工中的应用在复合材料剪切加工过程中，超声辐射加工技术可以用于纵向和横向剪切。

在纵向剪切中，超声波可以产生局部塑性形变，使材料的切口更加顺畅。

而在横向剪切中，超声波可以明显减少切削力和刀具磨损，同时增加粘附力和切削效率。

此外，超声辐射加工技术可通过优化加工参数达到更高的效率和精度。

这些参数包括超声波频率、振幅、时间、温度和润滑剂等。

辐射加工技术可以通过改变这些参数来研究各种不同的复合材料，并找出最适合的加工参数。

3. 超声辐射加工技术在复合材料剪切加工中的优点与传统加工方法相比，超声辐射加工技术在复合材料剪切加工过程中具有许多优点。

首先，辐射加工技术能够显著减少切削力和刀具磨损，从而延长刀具使用寿命。

其次，超声波可以在很短的时间内对材料进行加工，因此大大节省了生产周期和成本。

此外，超声波加工在操作过程中不需要使用切削液或油，使得环境更加清洁。

《SiC陶瓷复合装甲超声振动辅助孔加工工艺及加工质量研究》

《SiC陶瓷复合装甲超声振动辅助孔加工工艺及加工质量研究》一、引言随着科技的不断进步，陶瓷材料在各个领域中得到了广泛的应用，特别是在制造高性能复合装甲材料方面。

SiC（碳化硅）陶瓷复合装甲材料因其高硬度、高强度、良好的抗冲击性能和优异的热稳定性等特性，在军事和民用领域均得到了广泛应用。

然而，SiC陶瓷复合装甲的加工工艺复杂，特别是孔的加工，对于其性能和使用效果具有重要影响。

因此，研究SiC陶瓷复合装甲的超声振动辅助孔加工工艺及加工质量，对于提高其加工效率和产品质量具有重要意义。

二、SiC陶瓷复合装甲材料概述SiC陶瓷复合装甲材料是一种由SiC陶瓷基体与增强纤维等组成的复合材料。

其具有高硬度、高强度、良好的抗冲击性能和优异的热稳定性等特点，被广泛应用于军事和民用领域。

然而，由于其硬脆性大、加工难度高等特点，其加工工艺一直是研究的热点和难点。

三、超声振动辅助孔加工工艺针对SiC陶瓷复合装甲的孔加工难题，超声振动辅助加工技术被广泛应用于实际生产中。

该技术利用超声振动辅助工具进行切削，通过改变工具的振动频率和振幅，达到减小切削力、降低切削温度、提高切削效率的目的。

同时，超声振动还能有效地减小工具与工件之间的摩擦，提高加工表面的质量。

四、加工工艺流程及参数设置SiC陶瓷复合装甲的超声振动辅助孔加工工艺流程主要包括装夹、定位、切削和检测等步骤。

在切削过程中，需要设置合理的切削参数，包括切削速度、进给量、切削深度和振动参数等。

这些参数的设置对于加工质量和效率具有重要影响。

在实际生产中，需要根据具体的工件材料、尺寸和加工要求等因素，进行合理的参数设置和优化。

五、加工质量研究（一）表面质量研究SiC陶瓷复合装甲的孔加工表面质量是评价加工效果的重要指标之一。

研究表明，采用超声振动辅助加工技术可以有效提高孔的表面质量，减小表面粗糙度，提高表面的光洁度。

同时，合理的切削参数设置也能对表面质量产生重要影响。

（二）尺寸精度研究尺寸精度是评价孔加工质量的重要指标之一。