段　鹏， 焦　锋， 赵　波， 牛　赢

(河南理工大学 机械与动力工程学院， 河南 焦作 454000)



变幅杆斜槽参数对纵弯振动系统的影响

段鹏， 焦锋*， 赵波， 牛赢

(河南理工大学 机械与动力工程学院， 河南 焦作 454000)

为了实现超精密切削，设计了二维纵弯超声振动系统中变幅杆的结构。通过分析开斜槽变幅杆的结构，理论上揭示了斜槽位置d、斜槽倾斜角α、斜槽长度l和斜槽间距h对变幅杆的谐振频率和纵弯两个方向振幅的影响规律。采用有限元动态数值模拟分析，得到不同斜槽参数情况下的谐振频率、振幅。发现随着α、l逐渐增大，模态频率呈现整体下降趋势，当α=45°时，弯曲振幅最大。在d=15 mm附近，振幅值最小，并且随h变大，振幅变小。利用正交参数的极差分析法得到斜槽各参数对谐振频率和振幅影响力度的主次。进一步通过实验，发现了随着α、h逐渐增大，谐振频率整体下降，且振幅随h的增大而减小。实验结果表明α通过对振幅的影响进而实现对切削力的控制，这与理论分析结果一致。

变幅杆；斜槽参数；谐振频率；纵弯振幅

PACS: 43.35.+d

二维超声振动切削通过特定的超声波振动系统给刀具施加超声振动，使刀具的切削刃在切削过程中附加一个椭圆轨迹的超声频振动。相较于一维超声振动切削，椭圆超声振动的引入使切削过程产生了根本性变化，带来了一系列优良的工艺效果，如降低切削力、提高表面加工质量、延长刀具寿命，其在超精密切削加工与难加工材料的加工中有着良好的应用前景[1-6]。……