基于超声波辅助削 (UAM) 的Ti-6Al-4V优化削力和表面粗度:一项实验研究
Qingqing Lü1,2, Saiyu Yang2, Liquan Yang2
1School of Mechanical and Power Engineering, Henan Polytechnic University, Jiaozuo 454003, China.
Micromachines
|September 28, 2023
概括
超声波辅助削显著降低了切削力,并改善了合金加工中的表面质量. 与传统方法相比,这种先进的技术可以减少15.48%的磨削力,并提高表面光滑度.
科学领域:
- 材料科学与工程 材料科学与工程
- 制造业 制造技术 制造技术
- 机械工程 机械工程
背景情况:
- 合金,特别是Ti-6Al-4V (TC4),由于其高强度-重量比,在航空航天和生物医学领域至关重要.
- 加工合金带来了挑战,包括高切削力,快速磨损工具和劣质表面.
- 超声波辅助削 (UAM) 是一种新兴技术,有可能克服这些挑战.
研究的目的:
- 开发和研究一套用于合金 (Ti-6Al-4V) 可加工的超声波辅助纵向削系统.
- 评估UAM对减少削力和提高表面质量的影响,与传统削相比.
- 确定影响UAM削性能的关键处理参数.
主要方法:
- 一个纵向的超声波辅助削系统被开发和使用.
- 实验进行了变化的线速度 (n),每个牙的料 (fz),削深度 (ap) 和超声波振幅 (A).
- 进行了单变量和多变量分析,以评估参数对削力和表面粗度的影响.
主要成果:
- 超声波振幅是减少Z轴磨力 (15.48%的减少) 的最重要因素.
- 磨削深度 (ap) 和每颗牙的料 (fz) 是影响切削力的主要因素.
- 与传统削相比,UAM导致最小力减少11.77% (x轴),15.52% (y轴) 和17.66% (z轴).
- 用UAM显著降低了表面粗度,最大降低为25.93% (n),36.36% (fz) 和26.32% (ap).
- UAM生产了典型的鱼尺寸加工网,表明表面的高清洁性和光滑性.
结论:
- 纵向超声波辅助削有效降低了削力,并改善了Ti-6Al-4V加工中的表面质量.
- 优化UAM参数对于提高合金的可加工性至关重要.
- 这项研究为未来对合金先进加工工艺的研究提供了有价值的数据.
