徐勝利,王園園,劉即元
(1.西安超克能超聲技術(shù)研究院有限公司,西安 710077;2.中國(guó)航發(fā)動(dòng)力股份有限公司,西安 710021)
SiCf/SiC陶瓷基復(fù)合材料是一種新型戰(zhàn)略性熱結(jié)構(gòu)復(fù)合材料,它保留了SiC 陶瓷耐高溫、低密度、高比強(qiáng)、高比模、抗氧化腐蝕等優(yōu)點(diǎn)[1-3];同時(shí),由于SiC 纖維增強(qiáng)和增韌作用,克服了SiC 陶瓷斷裂韌性較低、易發(fā)生災(zāi)難性損毀等缺點(diǎn),顯著提高了材料使用溫度,增強(qiáng)了材料可靠性,減輕了結(jié)構(gòu)體質(zhì)量,在航空航天、能源、交通等眾多領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景[4-6]。
SiCf/SiC陶瓷基復(fù)合材料硬度僅次于金剛石和立方氮化硼,是一種典型的各向異性難加工材料[7-8]。二次加工是SiCf/SiC 陶瓷基復(fù)合材料及其構(gòu)件制備過(guò)程中不可或缺的重要環(huán)節(jié),尤其是隨著實(shí)際服役環(huán)境的日益苛刻,SiCf/SiC陶瓷基復(fù)合材料超精細(xì)加工的要求越來(lái)越高,加工質(zhì)量的高低將嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)件的疲勞性能和服役性能。目前,針對(duì)SiCf/SiC 陶瓷基復(fù)合材料構(gòu)件精密加工問(wèn)題,現(xiàn)有技術(shù)手段(如常規(guī)機(jī)械加工、高壓水射流、電火花加工、長(zhǎng)脈沖激光加工等)都存在一定的缺陷,容易在材料表面產(chǎn)生毛刺、撕裂、纖維拔出/崩邊、微裂紋等缺陷,嚴(yán)重制約了加工質(zhì)量與加工精度[9-13]。
超聲振動(dòng)輔助切削技術(shù)是在傳統(tǒng)機(jī)械加工的基礎(chǔ)上引入超聲頻的機(jī)械振動(dòng),改變加工機(jī)理,使刀具獲得較大的沖擊加速度(約為重力加速度的104~105倍),利用超聲波的定向、高能量密度、空化、沖擊、粉碎等綜合效應(yīng)進(jìn)行加工的高效切削技術(shù)[14-16]。超聲振動(dòng)輔助加工技術(shù)能夠降低切削力和切削溫度、減緩刀具磨損、延長(zhǎng)刀具壽命,改善材料的可加工性并提高加工表面質(zhì)量,被認(rèn)為是一種極具潛力的特種加工技術(shù),適宜于鈦合金、陶瓷、玻璃、CFRP、陶瓷基復(fù)合材料等硬脆性難加工材料的切削加工[17-19]。
目前,超聲振動(dòng)輔助加工硬件多以磨削、銑削、鉆削為主,車削裝置的研究鮮有報(bào)道。段忠福[20]通過(guò)理論計(jì)算并結(jié)合數(shù)值分析,確定了縱向振動(dòng)車削方案,設(shè)計(jì)了20 kHz 超聲波縱向振動(dòng)車刀,刀桿材料采用45 號(hào)鋼,刀桿尺寸為240 mm×240 mm×260 mm;同時(shí),以45 號(hào)鋼為試驗(yàn)材料進(jìn)行正交試驗(yàn),驗(yàn)證了振幅、切削速度與切削力的關(guān)系,驗(yàn)證了切削熱分布的規(guī)律;并對(duì)超聲波振動(dòng)切削45號(hào)鋼的切削參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化分析,對(duì)比了超聲振動(dòng)車削與普通車削的功率、表面粗糙度、切削力等,試驗(yàn)結(jié)果表明:振動(dòng)車削可以降低切削力,表面粗糙度在振動(dòng)車削條件下明顯減小。周浩琰[21]以304 不銹鋼為研究對(duì)象,基于變截面桿波動(dòng)方程推導(dǎo)出變幅桿頻率方程,利用頻率方程計(jì)算出了圓錐形變幅桿的共振長(zhǎng)度,通過(guò)正交分析表優(yōu)化了對(duì)稱型刀桿的尺寸,并對(duì)加工裝配的超聲橢圓振子進(jìn)行了振動(dòng)性能測(cè)試,振子諧振頻率與設(shè)計(jì)誤差在0.2%以內(nèi);最后,通過(guò)4 組單因素試驗(yàn),探究了不同切削速度、切削深度、進(jìn)給量、電壓對(duì)不銹鋼材料加工表面形貌及表面粗糙度影響,結(jié)果表明:在相同切削參數(shù)下,橢圓振動(dòng)切削效果明顯優(yōu)于普通車削,且在低切削速度、小切削深度、小進(jìn)給量下,橢圓振動(dòng)切削效果更好,說(shuō)明橢圓振動(dòng)車削更適合精加工。
在超聲振動(dòng)輔助車削研究方面,馬付建等[22]采用3種刀具進(jìn)行了三維編織碳纖維復(fù)合材料的普通車削和超聲輔助車削試驗(yàn),研究表明超聲輔助車削相比于普通車削中的主切削力、進(jìn)給力和背向力均有所降低,整體減小約34%,并且有效提高了表面質(zhì)量,延長(zhǎng)了刀具使用壽命。張國(guó)華等[23]采用金屬切削理論對(duì)橢圓振動(dòng)車削過(guò)程及三維切削模型進(jìn)行了分析,表明相鄰兩轉(zhuǎn)之間的相位差對(duì)車削表面形貌有著重要的影響,且切削表面幾何形貌是進(jìn)給刀紋和切向振動(dòng)產(chǎn)生的振紋彼此削弱、共同作用而成。Ma等[24]基于常規(guī)車削和超聲振動(dòng)輔助車削試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)采用二維超聲振動(dòng)車削鋁棒時(shí),加工精度可以提高98%。Tong 等[25]采用單激勵(lì)超聲橢圓振動(dòng)系統(tǒng)研究了超聲橢圓振動(dòng)車削對(duì)鋁合金表面形貌的影響,表明超聲振幅和進(jìn)給速度對(duì)表面形貌的影響顯著;且在高頻振動(dòng)的作用下,刀具的后刀面對(duì)加工表面具有熨壓和修整的作用。切削過(guò)程中刀具切屑分離、刀具的斷續(xù)切削作用,提高了表面質(zhì)量。鞠偉華[26]通過(guò)開(kāi)展普通銑削、超聲輔助銑削、普通車削、超聲輔助車削、鉆孔加工、線切割等多種加工方法進(jìn)行試驗(yàn),以表面粗糙度、表面形貌、加工效率、尺寸精度等為評(píng)價(jià)指標(biāo),對(duì)C/C 復(fù)合材料加工適用性進(jìn)行了研究,結(jié)果表明超聲振動(dòng)輔助加工有利于減小工件表面粗糙度,且可降低加工過(guò)程中的磨損和切削力。
綜上,本文圍繞SiCf/SiC 陶瓷基復(fù)合材料超聲振動(dòng)輔助車削開(kāi)展研究,通過(guò)對(duì)SiCf/SiC 陶瓷基復(fù)合材料、超聲波特性、車削刀柄結(jié)構(gòu)等進(jìn)行分析和計(jì)算,設(shè)計(jì)、研制適合于SiCf/SiC 陶瓷基復(fù)合材料的超聲車削刀柄,并對(duì)車削刀柄進(jìn)行檢測(cè);在此基礎(chǔ)上,對(duì)車削刀柄進(jìn)行車削性能測(cè)試,通過(guò)設(shè)計(jì)SiCf/SiC 陶瓷基復(fù)合材料超聲振動(dòng)輔助車削實(shí)驗(yàn),考察和分析振動(dòng)頻率和超聲振幅對(duì)樣件加工表面質(zhì)量的影響規(guī)律。
超聲振動(dòng)輔助車削刀柄設(shè)計(jì)如圖1所示。其中,對(duì)整個(gè)刀柄而言最重要的零部件是變幅桿及換能器。合理的變幅桿及換能器設(shè)計(jì)能夠使得車削刀柄輸出理想的穩(wěn)定超聲振動(dòng),故主要針對(duì)變幅桿及換能器的設(shè)計(jì)進(jìn)行研究。
1.1.1 頻率方程
超聲波換能器是超聲振動(dòng)系統(tǒng)的核心部件,在工作過(guò)程中,通過(guò)超聲波換能器將超聲波發(fā)生器輸出的超聲頻電能轉(zhuǎn)換為超聲頻的機(jī)械振動(dòng),再經(jīng)超聲變幅桿傳輸?shù)降毒?,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的超聲加工。等截面圓柱前后蓋夾心式壓電換能器頻率方程如公式(1)所示,依據(jù)2 個(gè)頻率方程,對(duì)換能器的形狀、尺寸和共振頻率進(jìn)行設(shè)計(jì)。
式中:lc1為左邊1/4 波長(zhǎng)陶瓷片長(zhǎng)度;lc2為右邊1/4 波長(zhǎng)陶瓷片長(zhǎng)度;k1和l1、k2和l2分別為前后蓋板材料的波數(shù)和長(zhǎng)度;S為壓電陶瓷的截面積;ρ為壓電晶堆密度;ce為壓電晶堆聲速;ke為壓電波數(shù);Xm1和Xm2分別為左、右側(cè)壓電晶堆負(fù)載阻抗;ρ1、c1、S1分別為換能器中壓電陶瓷后蓋板的密度、聲速和截面積;ρ2、c2、S2分別為換能器中壓電陶瓷前蓋板的密度、聲速和截面積。
首先,利用電路理論,進(jìn)行一系列變換,求出換能器的等效輸入電阻抗。其次,令換能器的輸入阻抗中阻抗部分等于0,由此就可以得出換能器的頻率方程。最后,根據(jù)換能器的具體尺寸,求解頻率方程,得出換能器的共振頻率。
功率超聲夾心式復(fù)合換能器基本上都是半波長(zhǎng)振子,半波長(zhǎng)振子在振動(dòng)時(shí),換能器的兩端振動(dòng)位移最大,而在換能器內(nèi)部的某個(gè)位置,存在一個(gè)振動(dòng)位移為0 的截面,稱為節(jié)面。換能器的位移節(jié)面是一個(gè)非常重要的概念,必須精確確定,以便于和外界連接及固定換能器位移節(jié)面的位置是由換能器的前后蓋板及壓電陶瓷晶堆的材料參數(shù)、幾何尺寸、形狀和頻率所決定。因此,在設(shè)計(jì)夾心式壓電換能器時(shí),假如將此位移節(jié)面作為一個(gè)分界面,把整個(gè)換能器看成是由2 個(gè)1/4 波長(zhǎng)的振子組成,就可以利用這2個(gè)1/4波長(zhǎng)的振子各求出其頻率方程,從而可以得出換能器的整個(gè)頻率方程。
1.1.2 結(jié)構(gòu)及壓電晶堆
換能器采用金屬端蓋-壓電晶堆-金屬端蓋的夾心壓電式結(jié)構(gòu)。此結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸較小,質(zhì)量較輕,容易獲得大的能量密度,可以令壓電陶瓷產(chǎn)生縱向振動(dòng)并且產(chǎn)生較低的共振頻率。設(shè)計(jì)時(shí),首先從換能器的設(shè)計(jì)理論出發(fā),利用變截面桿的波動(dòng)方程以及傳輸線性理論進(jìn)行分析,且需要對(duì)邊界條件提出必要的假設(shè)。其次,將換能器長(zhǎng)度與聲波長(zhǎng)度相比較,且令換能器橫向尺寸遠(yuǎn)小于聲波波長(zhǎng)。在此基礎(chǔ)上,可以分析其機(jī)械振動(dòng)方程并且畫出其電路狀態(tài)方程。通常尺寸設(shè)計(jì)選用解析法,并且利用等效電路法得出其相對(duì)應(yīng)的等效電路圖。等效電路中存在有各種等效阻抗,其電學(xué)參數(shù)均為換能器工作在諧振頻率下理論計(jì)算而來(lái)。
為了使輸出功率達(dá)到最大,需要使用多片壓電陶瓷來(lái)滿足超聲加工的需求。用電極片將壓電陶瓷片以及金屬蓋板隔開(kāi),電極片通常采用彈性和導(dǎo)電性能良好的銅片或者鎳片,電極片通常與壓電圓環(huán)通過(guò)環(huán)氧樹(shù)脂膠合而成,將壓電陶瓷和電極片視為一個(gè)整體,統(tǒng)稱壓電晶堆。壓電陶瓷晶堆作為換能器的振動(dòng)發(fā)出源,在設(shè)計(jì)中占有非常重要的地位。
通常換能器由多個(gè)壓電陶瓷圓環(huán)同極相接的方式堆疊而成,這種方式稱為機(jī)械串聯(lián)而電路并聯(lián)的方式。壓電陶瓷的直徑應(yīng)當(dāng)小于1/4 聲波波長(zhǎng),否則會(huì)產(chǎn)生其他模式的振動(dòng)。選擇自研換能器專用功率型CKN-GN-8 系列壓電陶瓷圓環(huán),工作頻率為20、30、33 kHz,分別對(duì)應(yīng)的壓電陶瓷圓環(huán)型號(hào)為CKN-GN-8-2050A、CKNGN-8-3050A、CKN-GN-8-3350A,根據(jù)加工要求將換能器功率設(shè)計(jì)為500~1200 W,壓電陶瓷圓環(huán)片數(shù)量設(shè)計(jì)為2片一組或4片一組。此外,電極片選用具有較高的耐蝕性和耐磨損的磷青銅材料,厚度為0.35 mm。
1.1.3 端蓋
由于換能器的諧振頻率受端蓋材料尺寸的影響極大,其前后端蓋不僅可以用作電極,還可以改變其參數(shù)變化來(lái)調(diào)節(jié)諧振頻率,提高換能器諧振性能,保持較好的導(dǎo)熱性能,使換能器工作時(shí)可以發(fā)揮其最大功效。
夾心式換能器前后端蓋應(yīng)滿足以下選用原則:在換能器工作頻率范圍內(nèi)應(yīng)考慮選用內(nèi)部及外部損耗最低的材料,考慮其在工作環(huán)境中的使用壽命,考慮其性價(jià)比且便于加工。為了提高換能器的能量轉(zhuǎn)換效率,在設(shè)計(jì)時(shí)前后端蓋選用不同的金屬,為了使超聲能量沿著軸線從前端蓋發(fā)射出去,功率超聲中的縱向振動(dòng)換能器通常設(shè)計(jì)為前后端蓋均為等截面圓柱形,可以有效減少換能器后表面輻射的聲功率,如圖2所示。
圖2 換能器示意
前端蓋的材料一般選用鈦合金、鎂合金和鋁合金等輕金屬,后端蓋則選用銅、合金鋼和45號(hào)鋼等重金屬。從聲波能量的傳輸性能上分析,鈦合金的確要優(yōu)于后兩者,但使用鈦合金的經(jīng)濟(jì)成本高、加工難度大;而鎂合金的耐蝕性差,強(qiáng)度較低;鋁合金中的硬鋁(2A12)具有強(qiáng)度高、耐腐蝕和機(jī)加工性好且廉價(jià)等特點(diǎn),是前端蓋理想的材料;45號(hào)鋼因聲阻抗大、材料來(lái)源廣泛和加工難度低等特點(diǎn),是后端蓋材料的最佳選擇。因此,此類刀柄前端蓋材料為2A12硬鋁合金、后端蓋材料為45號(hào)鋼為最佳組合。
換能器在振動(dòng)過(guò)程中,存在軸向振幅為0 的面稱為位移節(jié)面,可以將換能器視作4 個(gè)部分組成,其中n=1、2、3、4 表示復(fù)合式壓電換能器各個(gè)組件的標(biāo)注,分別為節(jié)面右側(cè)壓電晶堆、前端蓋、節(jié)面左側(cè)壓電晶堆以及后端蓋。在設(shè)計(jì)時(shí),選定壓電陶瓷片規(guī)格后,換能器的尺寸隨之確定。在給定設(shè)計(jì)頻率的情況下,根據(jù)頻率方程即可求出不同材料其余部分尺寸。
借助ANSYS 有限元軟件,對(duì)設(shè)計(jì)的20、30、33 kHz頻率段換能器及相應(yīng)的刀具進(jìn)行模態(tài)分析,結(jié)果如圖3所示。依據(jù)前期對(duì)碳化硅、氧化鋯、SiC 陶瓷等陶瓷類材料的加工經(jīng)驗(yàn),模態(tài)分析時(shí)選用的刀具為55°的硬質(zhì)合金基體、PDC 鑲片的車刀片。在實(shí)際使用和安裝時(shí)需要固定超聲波換能器,在變幅桿的大小端過(guò)渡處設(shè)計(jì)節(jié)圓法蘭。由圖3 可知,在節(jié)圓盤處進(jìn)行位移約束,優(yōu)選出的換能器特征頻率分別為19 992、29 994、34 776 Hz;且刀具末端位移很大,晶堆和節(jié)圓盤處振幅基本為0,表明超聲振動(dòng)輔助車削刀柄的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)符合要求。
圖3 車削刀柄模態(tài)分析
對(duì)驗(yàn)證了的超聲振動(dòng)輔助車削刀柄實(shí)物硬件采用某公司UTD2102CEX 示波器進(jìn)行頻率檢驗(yàn),測(cè)量超聲波頻率為20~40 kHz。采用如圖4 所示的激光測(cè)振儀對(duì)刀柄振幅進(jìn)行檢測(cè),測(cè)振儀位移分辨率為0.008 nm,頻率檢測(cè)區(qū)間為10~60 kHz。
圖4 激光測(cè)振儀
圖5 所示為超聲波發(fā)生器在3 個(gè)頻率段(20、30、33 kHz)的實(shí)測(cè)對(duì)比檢測(cè)。由圖可知,超聲波發(fā)生器的頻率和示波器顯示頻率一致,這表明超聲振動(dòng)輔助車削刀柄的超聲發(fā)生器頻率滿足設(shè)計(jì)要求,能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期的振動(dòng)頻率,可以用于后續(xù)的SiCf/SiC 陶瓷基復(fù)合材料的超聲振動(dòng)輔助車削實(shí)驗(yàn)。超聲刀柄振幅檢測(cè)結(jié)果對(duì)比如表1所示。
表1 超聲刀柄振幅檢測(cè)
圖5 車削刀柄頻率檢測(cè)
圖6 所示為車削用的SiCf/SiC 陶瓷基復(fù)合材料筒狀樣件,原始尺寸為?100 mm×200 mm,壁厚為6 mm。對(duì)樣件進(jìn)行表面涂層去除,單邊光整量約為0.4 mm,現(xiàn)工件尺寸約為?97.7 mm×200 mm。
超聲振動(dòng)輔助車削光整及正式加工試驗(yàn)均采用PDC刀具(聚晶金剛石復(fù)合片),如圖7所示,具體幾何參數(shù)如表2所示;實(shí)驗(yàn)采用的超聲刀柄如圖8所示。
圖7 PDC車刀片
圖8 超聲車削刀柄
超聲振動(dòng)輔助車削實(shí)驗(yàn)在HK63 型數(shù)控車床上進(jìn)行,如圖9 所示。車削過(guò)程中采用流水冷卻,冷卻液為全合成切削液,噴出時(shí)具有一定的沖擊壓力,如圖10所示。
圖9 HK63型數(shù)控車床
圖10 冷卻液
如表3 所示,首先在兩組實(shí)驗(yàn)參數(shù)下進(jìn)行超聲振動(dòng)輔助車削實(shí)驗(yàn),以車削表面質(zhì)量及刀具磨損情況作為衡量指標(biāo),探索刀柄振動(dòng)頻率對(duì)SiCf/SiC 陶瓷基復(fù)合材料加工效果的影響,并對(duì)比分析得到合適的超聲車削頻率。在此基礎(chǔ)上,在兩組實(shí)驗(yàn)參數(shù)下,研究刀柄振幅對(duì)刀具磨損、加工質(zhì)量的影響,結(jié)果如表4所示。
表3 超聲刀柄加工效果對(duì)比試驗(yàn)
表4 超聲振幅對(duì)刀具磨損的影響試驗(yàn)參數(shù)
車削實(shí)驗(yàn)后,采用如圖11 所示的IFM G4 InfiniteFocus System G4 全自動(dòng)掃描儀(主要參數(shù)如表5 所示)對(duì)樣件車削表面二維粗糙度Ra和三維粗糙度Sa進(jìn)行測(cè)量。
表5 全自動(dòng)掃描儀設(shè)備信息
圖11 IFM G4全自動(dòng)掃描儀
在表3工藝參數(shù)下,采用20、30、33 kHz頻率的超聲刀柄車削SiCf/SiC陶瓷基復(fù)合材料表面粗糙度對(duì)比結(jié)果如圖12所示。由圖可知,在兩組實(shí)驗(yàn)參數(shù)下,頻率為33 kHz的超聲車削刀柄獲得了相對(duì)較低的表面粗糙度,加工效果最好。兩組車削試驗(yàn)所得三維表面粗糙度Sa均大于二維表面粗糙度Ra。這是因?yàn)镽a是沿著加工表面的某一個(gè)方向進(jìn)行測(cè)量,而Sa是在一個(gè)區(qū)域內(nèi)進(jìn)行測(cè)量,包含了更多的加工表面信息,如纖維斷裂、基體裂紋、表面凹坑、孔洞缺陷等。尤其是橫向纖維束與縱向纖維束交界的位置,存在較多的制備孔洞缺陷。隨著加工深度的不斷增加,去除工件表面的材料之后將會(huì)暴露出更多的原始孔洞缺陷,這完全取決于材料制備工藝的成熟度?;w材料與增強(qiáng)纖維硬度上的大差異,也將使Sa測(cè)量值偏大,即基體材料在加工中相對(duì)更容易去除,存在SiC 基體的位置更易產(chǎn)生溝槽、凹坑等缺陷,導(dǎo)致車削表面整體質(zhì)量較低,如圖13所示。
圖12 不同頻率超聲刀柄的車削質(zhì)量
圖13 33 kHz超聲刀柄車削表面形貌
振動(dòng)頻率為33 kHz,在表4 工藝參數(shù)下的車削表面粗糙度結(jié)果如圖14所示。由圖可知,隨著超聲振幅的增大,2 組車削試驗(yàn)的車削表面粗糙度Ra和Sa均先減小后增大。超聲振幅為3 μm時(shí),表面粗糙度最小。超聲振幅在改變實(shí)際切削深度的同時(shí),還將影響工件表面的平整度。超聲振幅越大,工件表面的理論輪廓起伏越大,從而影響粗糙度水平。超聲振動(dòng)輔助作用在一定程度上可以減少表面損傷和降低表面粗糙度。因此,適當(dāng)提高超聲振幅有利于增強(qiáng)超聲振動(dòng)對(duì)表面損傷的抑制作用。
圖14 超聲振幅對(duì)表面質(zhì)量的影響
綜上所述,在進(jìn)行SiCf/SiC陶瓷基復(fù)合材料超聲振動(dòng)輔助車削加工時(shí),合適的車削刀柄振動(dòng)頻率為33 kHz,超聲振幅為3 μm。同時(shí),以上加工實(shí)驗(yàn)結(jié)果也表明,研制的超聲振動(dòng)輔助車削刀柄可以進(jìn)行SiCf/SiC陶瓷基復(fù)合材料的車削加工,能夠改善材料的可加工性,提高加工表面質(zhì)量。
本文針對(duì)SiCf/SiC陶瓷基復(fù)合材料難加工問(wèn)題,開(kāi)展了SiCf/SiC陶瓷基復(fù)合材料超聲振動(dòng)輔助車削研究,通過(guò)理論計(jì)算和仿真分析,設(shè)計(jì)了車削刀柄變幅桿、換能器,研制了SiCf/SiC 陶瓷基復(fù)合材料超聲振動(dòng)輔助車削刀柄,并對(duì)車削刀柄進(jìn)行了檢測(cè)和加工性能測(cè)試,主要結(jié)論如下。
(1)通過(guò)計(jì)算和分析,換能器采用金屬端蓋-壓電晶堆-金屬端蓋的夾心壓電式結(jié)構(gòu),壓電陶瓷圓環(huán)片數(shù)量設(shè)計(jì)為2片一組或4片一組,電極片選用具有較高耐蝕性和耐磨損的磷青銅材料,厚度為0.35 mm。
(2)通過(guò)有限元模態(tài)分析,優(yōu)選出的換能器特征頻率分別為19 992、29 994、34 776 Hz,刀具末端位移很大,晶堆和節(jié)圓盤處振幅基本為0;且超聲波發(fā)生器的頻率和示波器顯示頻率一致,表明車削刀柄的超聲發(fā)生器頻率滿足設(shè)計(jì)要求。
(3)SiCf/SiC 陶瓷基復(fù)合材料超聲振動(dòng)輔助車削實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,所設(shè)計(jì)研制的車削刀柄可以應(yīng)用于SiCf/SiC陶瓷基復(fù)合材料的車削加工,推薦的刀柄振動(dòng)頻率為33 kHz,振幅為3 μm。