Estudio de Desarrollo y Experimental sobre un Dispositivo de Corte Asistido por Vibración Elíptica Ultrasónica de Doble Excitación
Autores: Hu, Gaofeng; Xin, Wendong; Zhang, Min; Lu, Junti; Lu, Yanjie; Zhou, Shengming; Zheng, Kai
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Estudio de Desarrollo y Experimental sobre un Dispositivo de Corte Asistido por Vibración Elíptica Ultrasónica de Doble Excitación
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Corte asistido por vibración ultrasónica y elíptica
Dispositivo D-UEVC
Sistema de vibración
Rendimiento de corte
Rugosidad de la superficie
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 16
Citaciones: Sin citaciones
La corte asistido por vibración elíptica ultrasónica (UEVC) se ha aplicado con éxito en el mecanizado de precisión y ultra-precisión de materiales duros y frágiles debido a sus ventajas de baja fuerza de corte y mínimo desgaste de la herramienta. Este estudio desarrolló un novedoso dispositivo de corte asistido por vibración elíptica ultrasónica de doble excitación (D-UEVC) al acoplar vibraciones ultrasónicas en caminos duales ortogonales. Se modeló un sistema de vibración de dos grados de libertad del D-UEVC, del cual se derivó la trayectoria elíptica del extremo bajo diferentes valores de ángulo de fase. Las dimensiones iniciales del dispositivo D-UEVC se obtuvieron a través de cálculos teóricos. Posteriormente, con la ayuda de métodos de análisis de elementos finitos, se llevó a cabo un análisis dinámico estructural del dispositivo para obtener la trayectoria de vibración elíptica bajo diferentes diferencias de fase de la fuente de excitación. Con el fin de verificar la trayectoria de corte y el rendimiento de corte del dispositivo D-UEVC, se desarrolló un prototipo del dispositivo y se realizaron una serie de pruebas de rendimiento de vibración, así como el experimento de corte de Inconel 718. Los resultados experimentales ilustraron que el dispositivo D-UEVC puede lograr la trayectoria de vibración elíptica en la punta de la herramienta con una frecuencia resonante de 36.5 KHz. Las trayectorias de vibración elíptica ajustables cubrieron un rango de +/-4 m en las direcciones axial y radial. En comparación con la rugosidad de superficie Ra = 0.36 m bajo el corte convencional, la rugosidad de superficie de Inconel 718 bajo D-UEVC fue Ra = 0.215 m. Por lo tanto, la calidad de la superficie puede mejorarse significativamente al utilizar el dispositivo D-UEVC.
Descripción
La corte asistido por vibración elíptica ultrasónica (UEVC) se ha aplicado con éxito en el mecanizado de precisión y ultra-precisión de materiales duros y frágiles debido a sus ventajas de baja fuerza de corte y mínimo desgaste de la herramienta. Este estudio desarrolló un novedoso dispositivo de corte asistido por vibración elíptica ultrasónica de doble excitación (D-UEVC) al acoplar vibraciones ultrasónicas en caminos duales ortogonales. Se modeló un sistema de vibración de dos grados de libertad del D-UEVC, del cual se derivó la trayectoria elíptica del extremo bajo diferentes valores de ángulo de fase. Las dimensiones iniciales del dispositivo D-UEVC se obtuvieron a través de cálculos teóricos. Posteriormente, con la ayuda de métodos de análisis de elementos finitos, se llevó a cabo un análisis dinámico estructural del dispositivo para obtener la trayectoria de vibración elíptica bajo diferentes diferencias de fase de la fuente de excitación. Con el fin de verificar la trayectoria de corte y el rendimiento de corte del dispositivo D-UEVC, se desarrolló un prototipo del dispositivo y se realizaron una serie de pruebas de rendimiento de vibración, así como el experimento de corte de Inconel 718. Los resultados experimentales ilustraron que el dispositivo D-UEVC puede lograr la trayectoria de vibración elíptica en la punta de la herramienta con una frecuencia resonante de 36.5 KHz. Las trayectorias de vibración elíptica ajustables cubrieron un rango de +/-4 m en las direcciones axial y radial. En comparación con la rugosidad de superficie Ra = 0.36 m bajo el corte convencional, la rugosidad de superficie de Inconel 718 bajo D-UEVC fue Ra = 0.215 m. Por lo tanto, la calidad de la superficie puede mejorarse significativamente al utilizar el dispositivo D-UEVC.