超声振动辅助铣削非晶合金的试验与仿真研究

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非晶合金(又称金属玻璃)因其具有高强度、硬度、较低的热膨胀系数、抗腐蚀性能强等特性,在航空航天、军工和微型机电等领域具有广泛的应用。但由于非晶合金高强度、硬度的特点,采用切削加工的方法加工成型比较困难。本文以Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10.0Be22.5块体非晶合金(即Vit1)为研究对象,通过仿真与试验相结合的方法,对超声扭转振动辅助铣削非晶合金的加工进行研究,为非晶合金的加工成型提供了新的方向。基于超声扭转振动辅助铣削加工的运动轨迹理论,建立二维等效仿真模型。通过仿真对超声扭转振动辅助铣削与传统铣削加工非晶合金Vit1的铣削力进行研究。搭建传统铣削和超声扭转振动辅助铣削非晶合金的切削力、切削温度和表面粗糙度试验平台,包括超声发生器、振动刀柄、测力仪、红外测温设备。研究超声扭转振动辅助铣削加工情况下切削参数对切削力、切削温度和表面粗糙度值的影响。同时对二维等效仿真模型的准确性进行检验。采用仿真的方法设计关于转速、每齿进给量、背吃刀量、振幅和频率的正交试验,建立关于超声扭转振动辅助铣削非晶合金铣削力数学预测模型,并以最小铣削力和最大材料去除率为优化目标进行多目标优化,给出超声扭转振动辅助铣削非晶合金的最佳加工参数。
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