射流束切削時在邊壁約束下的直徑增大變形及加工表面質量研究

郝宇聰 趙 韡 楊 燾 郭 鵬

1.中北大學機械工程學院，太原，030051 2.先進制造技術山西省重點實驗室，太原，030051

0 引言

生物骨材料切削加工是外科手術中一項關鍵的基礎操作[1]，使用氯化鈉晶粒射流切削生物骨材料，不僅可以解決傳統加工方式產生的熱效應對生物組織恢復的隱患，而且生物相容性較好的氯化鈉晶粒有利于生物組織的后期恢復。

氯化鈉晶粒射流作為一種“柔性”加工手段，在附骨邊壁約束下產生的變形會使加工表面質量難以精準控制。因實際應用場景下加工對象是人體骨組織，故對加工表面質量可控性提出了更高的要求[2]，此時研究射流束在邊壁約束條件下的變形及該變形對加工表面質量的影響至關重要。

目前針對射流束切削過程中受到邊壁約束產生變形的研究，主要從加工完成之后的切削斷面間接進行，包括前端邊壁以及切縫兩個方面。

AKKURT[3]使用磨料水射流切削353黃銅試樣發現，由于射流的能量損失，前端邊壁的幾何形狀偏離理想的幾何形狀，且由射流能量損失和切割表面粗糙度引起的前端邊壁幾何形狀可用二階拋物線函數表示。MARUSIC等[4]利用磨料水射流加工AISI304不銹鋼，探究了噴頭進給速度、工作壓力和磨料流量與射流滯后的關系。WANG等[5]將磨料水射流切割偏轉滯后曲線用拋物線進行描述，利用回歸分析方法建立了磨料水射流切割偏轉滯后曲線模型。以上研究重點均集中在磨料水射流加工得到的前端邊壁，通過研究前端邊壁的幾何形狀可間接判斷射流束加工時在前端邊壁約束下的偏轉滯后變形情況。……