硬脆材料加工用超声振动刀柄结构设计与实验研究开题报告

1. 研究目的与意义

随着硬脆材料在航天航空，微电子机械系统，武器装备制造等方面运用的越来越广泛。但由于硬脆材料呈现硬度高，脆性大，强度大等特性，传统加工制造时容易出现表面裂纹，表面破碎等缺陷并且很难获得高精度和高质量的表面。针对此类现象提出通过使用超声振动刀柄对其进行加工，拥有加工效率高，加工精度好，刀具磨损小，切削力小等优势。基于超声振动刀柄装置开展了对碳化硅材料加工的实验研究，在不同超声振幅参数，不同刀具切削参数下，测量加工时的切削力、表面粗糙度、表面微观现象检测并进行总结，对超声振动加工硬脆材料的切削性能和效果进行探讨。

2. 研究内容和预期目标

提出一种针对加工硬脆材料的超声振动刀柄，通过超声振动装置进行实验研究，得出超声振动参数以及切削参数对硬脆材料的磨削加工的影响规律。

探究在不同振动参数、不同切削参数的情况下对硬脆材料表面的影响，验证超声振动刀柄对硬脆材料加工的影响，通过理论分析和实验验证得出该实验方案的可行性，对碳化硅等硬脆材料进行超声振动辅助加工和普通实验加工对比实验研究。

预期超声振动辅助加工对于硬脆材料表面的切削力降低30%，表面粗糙度ra达到0.01μm以及加工效率提升20%。

3. 研究的方法与步骤

本课题拟采用先进行超声振动系统总体设计后进行实验的方法进行研究，主要采用超声振动加工与普通加工两者对比分析，研究步骤如下：

（1）了解硬脆材料加工用超声振动刀柄的技术背景和发展前景；

（2）针对硬脆材料加工用超声振动刀柄进行总体结构设计；

4. 参考文献

[1]孙恒,陈作模.机械原理(第7版), 2006, (05)

[2]濮良贵.机械设计(第九版), 2013,(05)

[3]成大先.机械设计手册(第5版), 2014,(05)

5. 计划与进度安排

1．2022-2-26～2022-3-2 查阅资料，了解硬脆材料加工用超声振动刀柄总体结构国内外研究现状和发展前景，了解超声换能器的设计方法。撰写开题报告和翻译外文资料；

2．2022-3-3～2022-3-9 查阅相关资料，确定硬脆材料加工用超声振动刀柄总体结构设计；

3．2022-3-10～2022-3-30 硬脆材料加工用超声振动刀柄总体结构设计；