题目：超声椭圆振动车削技术的研究

超声椭圆振动切削技术是一种应用前景十分广阔的新型切削加工技术。本文在总结国内外椭圆振动切削系统和切削机理研究成果的基础上，结合航天型号和兵器型号中普遍存在的弱刚度零件加工精度、表面质量以及切削难加工材料时刀具的使用寿命等生产实际，针对超声椭圆振动切削系统和切削技术中需要解决和完善的问题，以促进超声椭圆振动切削技术在制造领域内的广泛应用为目的，对超声椭圆振动切削系统、切削特点、切削工艺进行了全面、深入的研究。 从分析空间质点形成椭圆振动的条件出发，分析了质点平面椭圆形成的条件以及不同形成条件下椭圆的形状与相位差的关系。分别研制了单激励纵弯复合超声椭圆振动切削系统和夹心式双激励超声椭圆振动切削系统，阐述了两种超声压电椭圆振动换能器的设计和优化方法，通过调节激励信号间的相位差可以实现对双激励超声椭圆振动形式和方向的控制，同时，验证了结构不对称型单激励纵弯复合椭圆振动的形成机理。 在椭圆振动切削特性方面，全面分析了分离型和不分离型超声椭圆振动切削过程，将椭圆振动的切削过程进行了统一。结合椭圆振动的切削过程以及形成表面粗糙度的影响因素，分析了椭圆振动切削表面的形成机理，提出椭圆振动切削对表面粗糙度存在两个方面的影响：正面影响和负面影响。建立了椭圆振动切削力变化的模型，实现了椭圆振动切削力模型在分离区和不分离区的统一，发现了椭圆振动切削在不分离区也存在使切削力降低的特征。以此为基础，阐述了椭圆振动切削通过超声频的微振动来提高工件系统稳定性的机理。 针对超声椭圆振动切削的各项切削特点进行了实验。切削力实验表明，超声椭圆振动切削在分离切削区内可以大幅的降低主切削力和吃刀抗力，在一定范围内椭圆振动的切削力随着振幅增大而降低，随着速度系数的增大，超声椭圆振动切削在不分离切削区内也可以明显的降低切削力，但是在 以后，效果基本上消失；精度实验结果表明，超声椭圆振动切削通过降低切削过程中的切削力能够显著的提高弱刚度零件的形状精度，实现弱刚度零件的精密切削；表面形貌的实验结果表明，超声椭圆振动切削在切削方向上形成的振纹高度随着刀具切削刃钝圆半径的减小而逐渐升高，在一定范围内对表面粗糙度起负面影响，在振纹高度对表面粗糙度不形成主要影响时，超声椭圆振动切削可以通过抑制积屑瘤、鳞刺的产生和提高切削过程的稳定性来降低工件的表面粗糙度。对K24高温合金和铝基SiC复合材料进行了探索性的实验，利用超声椭圆振动切削可以抑制刀具与工件表面之间的粘接，延长刀具切削K24高温合金时的使用寿命；减少CBN刀具切削铝基SiC复合材料时加工表面材料的片状剥落，降低工件的表面粗糙度。 本文的研究工作对超声椭圆振动切削的实际应用具有一定的参考价值，为以后对超声椭圆振动切削进行更深入的研究奠定了基础。