- 會議論文
壓電超音波振動輔助加工刀具之軸向運動模擬分析
The Axial Motion Analysis of the Assisting Machining Tool for a Piezoelectric Ultrasonic Vibrator
摘要
壓電超音波振動系統主要是將壓電振動子產生的電能轉換成機械能，經由變幅桿功能將振幅放大，再傳遞到刀具端，作高頻率振幅的加工振動為目的。因為在變幅桿振幅放大之理論中，係以同一材質進行推導，在考量輕量化與結合刀具功能之不同材質的組合需求下，本文將運用ANSYS軟體來分析工業用超音波輔助加工之前端夾持工具的變幅桿結合刀具的運動情形。模擬結果發現以中碳鋼（S45C）與鋁合金材質進行的振動模態頻率分析下，在音波速相差於2%內，可在求解出相同的軸向頻率振動（35196 Hz），可視為同一材質作分析。而若前端材質分別換成鈦合金與工具鋼後，在音波速相差於3%與4%時，求解出軸向頻率振動分別為36662 Hz與42187 Hz，軸向頻率振動差異為4%與19 %。提供研究者在往後設計選擇壓電超音波振動子，於變幅桿與加工刀具組合的一個設計考量依據。
並列摘要
Piezoelectric ultrasonic vibration system mainly changes the electrical energy into mechanical energy. The amplitude is amplified by the horn design and then to the tool for high frequency vibration in manufacturing process. This paper uses the ANSYS software to verify horn with tool components from the material concerns. Simulation results shows that use of S45C for tool associated with aluminum alloy horn reaches the same vibration mode when the whole vibrator is made solely by aluminum alloy. The frequency was generated at 35196Hz in axial motion. When the tool material is made by Titanium alloy and tool steel, the frequencies were generated at 36662 Hz and 42187 Hz with 4% and 19 % difference from 35196Hz. Simulation results give a solution for research on designing a piezoelectric ultrasonic vibrator with the consideration of different materials of horn and tool.
延伸閱讀
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- 高章琛（2019）。縱扭超音波振動輔助對模具鋼銑削之影響〔碩士論文，國立臺灣大學〕。華藝線上圖書館。https://doi.org/10.6342/NTU201903926
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