徐  可^{1, 2}，徐祖权^{1, 2}，卜繁强^{1, 2}，吴宇福^{1, 2}，王兴国^{1, 2}，

李晓高^{1, 2}，张国勤³，汤国兴^{1, 2}

(1. 景德镇陶瓷大学 机械电子工程学院，江西 景德镇 333403；2. 景德镇陶瓷大学 江西省陶瓷材料加工技术产业

技术工程化中心，江西 景德镇 333403；3. 江西省信航航空科技有限公司，江西 景德镇 333403)

摘  要：为解决碳化硅陶瓷难加工、刀具磨损量大等问题，设计了一种适用于陶瓷脆性材料的超声辅助加工复合振动系统，优化了纵扭换能器结构及动态响应参数。利用ANSYS软件仿真分析了螺旋槽结构对纵扭换能器振幅的影响规律，研究了温度、电压和螺栓预紧力与纵扭换能器性能参数的关系，结果表明：随着温度的升高，换能器的谐振频率和动态电感降低，静态电容和动态电容增大，动态电阻会先增大后降低。换能器工作时温升的幅度由高到低的顺序是后盖板、压电陶瓷片部分和前盖板。随着预紧力的增加，换能器的静态电容、动态电容和谐振频率增大，动态电感和动态电阻降低。超声加工工具的谐振频率为21634 Hz，与仿真值相差较小，纵振振幅约为7.8 μm，扭振振幅约为2.4 μm，扭纵比为0.3。同时，超声加工工具的纵振振幅和扭振振幅会随着电压的增大而增大。

关键词：碳化硅陶瓷；纵扭复合振动；有限元分析；超声加工工具