Cf-SiC復合材料超聲振動銼削加工技術研究.pdf

1、Cf/SiC復合材料具有密度低、比強度和比模量高、抗疲勞性能好、耐腐蝕性能好、可設計性強和結構尺寸穩(wěn)定性好等優(yōu)點，因此被廣泛應用于火箭、導彈、飛機等航空航天領域和其他高技術領域中。然而，Cf/SiC復合材料屬于難加工的硬脆復合材料，采用常規(guī)的機械加工方法，在加工過程中容易產生切削力大、刀具磨損快、發(fā)熱嚴重等現象，而且加工后的表面質量不高。此外，對于形狀比較復雜的零件，如異形、深腔構件，常規(guī)的機械加工將面臨更大挑戰(zhàn)，當加工刀柄過長、切削力

2、過大容易造成刀柄剛度不足、刀具偏心旋轉，從而嚴重影響加工質量。
　　為了解決異形、深腔Cf/SiC復合材料復雜形面構件難加工的難題，本文提出了使用超聲振動銼削的加工方法，即將刀具設計成與被加工型面一致的形狀，在加工過程中，刀具不旋轉且在軸向施加超聲振動，與此同時，刀具做與振動方向垂直的水平進給運動，從而實現運動軌跡的疊加，達到去除材料的目的。
　　針對超聲振動銼削這一創(chuàng)新的加工方法，本文主要進行了以下幾方面的研究工作:

3、>　　(1)研究超聲振動銼削Cf/SiC復合材料的加工機理，在此基礎上進行超聲振動銼削運動學分析，推導超聲振動銼削硬脆復合材料的材料去除率和銼削力數學模型，揭示了超聲振動銼削加工的銼削原理。
　　(2)針對超聲振動銼削的加工軌跡進行仿真模擬與優(yōu)化分析，在對金剛石銼削刀具表面形貌進行仿真，得到不同粒度的磨粒位置分布關系的基礎上，進行不同磨粒粒度、不同超聲振幅、不同進給速度下的銼削軌跡仿真，并完成銼削軌跡優(yōu)化研究。
　　(3)研

4、制附件化的超聲振動銼削加工頭，其主要包括超聲波信號發(fā)生系統(tǒng)、換能器、變幅桿、刀具、專用刀柄以及高速滑環(huán)，并完成超聲波加工頭的性能測試，搭建超聲振動銼削Cf/SiC復合材料實驗平臺。
　　(4)在實驗平臺的基礎上，從銼削力、表面形貌和表面質量等方面將超聲振動銼削和普通銼削進行對比，驗證超聲振動銼削Cf/SiC復合材料的可行性。并通過單因素實驗，探究刀具粒度、超聲功率、銼削深度和進給速度對銼削力和表面質量的影響規(guī)律，得到超聲振動銼削C