高温合金超声辅助螺纹加工的技术研究

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近年来,高温合金材料的应用日益广泛。由于该材料的优异性能,高温合金已经成为航空发动机、燃气涡轮机等装置的主要应用材料。同时,高温合金也是典型的难加工材料之一。为解决高温合金的加工难题,本文对高温合金超声辅助螺纹加工技术进行了研究。根据高温合金的加工特性,建立了一套超声辅助车削加工系统。对超声辅助加工技术进行了理论分析,论述了超声辅助加工提升加工质量的机理。同时,利用建立好的超声车削系统对GH4169高温合金材料进行了超声辅助螺纹车削加工实验,取得了良好的加工效果。为高温合金超声辅助螺纹加工技术的理论与实验研究提供了参考。论文的主要研究内容如下:(1)介绍了超声车削加工技术及高温合金车削加工技术的国研究现状,分析了高温合金材料的应用领域,材料特性及加工特点。阐明了本课题的研究目的与意义,论述了超声辅助螺纹车削的加工特点。(2)论述了超声辅助车削加工基本原理,并对加工过程中的刀具轨迹进行了分析。通过分析刀具轨迹与工件表面间的运动关系得出了超声辅助加工提升工件表面加工质量的原因,同时分析了加工参数对超声辅助加工性能的影响。(3)根据高温合金材料的加工特性,建立了一套超声辅助螺纹车削加工系统。介绍了超声换能器与变幅杆的分类与特点,选取合适的超声振动单元组建加工系统。设计了专用夹具将超声系统与车床进行装配,实现超声辅助螺纹车削加工过程。(4)利用ANSYS软件对超声辅助加工系统的关键部件进行有限元分析。得出了超声振动单元,螺纹刀杆与夹具底座的固有频率。分析了各装置的动态变化,确保系统工作的稳定性。(5)利用超声辅助加工系统对GH4169镍基高温合金进行超声辅助螺纹车削加工对比实验。分析了超声辅助加工技术对工件表面质量,切屑形态及刀具磨损程度的影响。同时,探究了加工参数与超声辅助加工性能间的关系。
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