Журнал прикладного машиностроения

Абстрактный

Конечно-элементный анализ и оптимизация режущего устройства с эллиптической вибрацией

Гуйлинь Ши, Чэнь Чжан, Ингуан Ли, Корнел Ф. Эманн, Юн Сун и Мин Лу

Резка эллиптической вибрацией 2D (EVC), которая имеет значительные преимущества в ограничении износа инструмента, снижении тепла резки, улучшении качества готовой поверхности, широко предполагается как наиболее перспективный метод обработки труднообрабатываемых материалов и формирования микротекстуры. На основе определенной структуры 2D EVC созданы три структуры с разными углами (30°, 60° и 90°) для оптимизации и соответствующие модели конечных элементов трех структур. Были проведены имитационные анализы статической структуры, модального и гармонического отклика этих структур. Топологическая структура 60° была выбрана для окончательной модели проектирования после всестороннего сравнения резонансной частоты, режимов вибрации и амплитуд вибрации эллиптических траекторий в наконечнике инструмента. Была создана система испытаний производительности для тестирования фактического устройства 2D EVC, и были подробно проанализированы сравнительные анализы между результатами анализа конечных элементов и результатами эксперимента. Экспериментальные данные показали, что оптимизированная структура может генерировать требуемый эллиптический локус для эллиптической вибрационной резки. Сравнивая с результатами конечно-элементного анализа, влияние метода конечно-элементного анализа на оптимизацию структуры и прогнозирование траектории было успешно проверено.