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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

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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


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.

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