超声辅助切削Nomex蜂窝材料与传统铣削相比具有加工表面质量好、切削力小等天然优势,但国内对超声加工技术的研究仍处于探索阶段,尤其是对加工工艺方面的研究甚少,还没有形成完整的工艺路径规划方法,因此加工效率仍然较低,工艺参数数据库建设也处于起步阶段。本文从超声刀具特性、蜂窝材料特点与零件复杂曲面特征入手,展开了六轴数控超声辅助切削工艺研究,蜂窝零件对精度要求较低,因此本课题着重研究并提高了超声辅助切削的粗加工效率,以及工艺规划与后处理效率。主要的研究工作与成果如下:1、开展超声辅助切削工艺规划研究,建立切削效率模型并优选出“V”形粗加工工艺。通过研究航空航天工业中典型的蜂窝零件特点、超声刀具的结构特点与运动形式,得到多种基于超声刀具的切削工艺。并针对“V”形加工工艺和矩形加工工艺两种粗加工工艺以及精加工工艺进行了系统的工艺方案设计。接着对两种粗加工工艺进行优选,分别对两者建立2.5维残余高度模型,进而推出刀位点计数模型以及切削效率模型,并对两者加工效率进行直观比较,最终优选出“V”形加工工艺为高效的超声辅助切削粗加工工艺。2、开展超声辅助切削的工艺参数研究,建立三维曲面残余高度模型、刀具干涉模型以及ACU轴静态转角模型以优化工艺参数。首先根据超声直刃刀的切削特点,得出一般工艺情况下含前倾角、侧摆角切削的切深与步距模型,再根据“V”形加工工艺的特点获得“V”形加工工艺过程中的特殊切深模型,在此基础上,针对两种典型的残余高度类型得出两种残余高度模型,该模型表明零件表面倾斜角γ与侧摆角α相等时可得残余高度极大值。其次通过对超声直刃刀与圆盘刀的切削方式的分析,得到自主规划刀位点过程中直刃刀与圆盘刀的全局干涉判断模型和干涉避免方法,以及使用CAM软件初步规划过程中直刃刀会出现的刀尖干涉过程和干涉避免方法。最后建立了超声刀具前倾角、侧摆角与含有超声刀柄的六轴数控龙门机床ACU旋轴转的静态角度关系模型。3、开展基于UGCAM的超声辅助切削工艺规划,自主开发二次后处理器并生成通过Vericut机床加工仿真的NC代码。采用CAM软件与自主开发的二次后处理模块相结合的方式进行超声辅助切削工艺规划。首先选用UGCAM对“V”形加工工艺进行工艺规划,生成初步的三轴NC代码。其次根据超声直刃刀在“V”形加工工艺过程之中的工艺特点对NC代码进行二次后处理,生成含有超声刀柄运动信息的六轴NC代码,该二次后处理模块包含刀位点顺序二次编排、旋转轴指令转角研究、抬刀下刀信息研究以及切断刀路研究四大关键技术。最终经改编后的NC代码通过Vericut六轴数控机床运动仿真后成功确认其可行性。