臥式功率超聲珩磨裝置設(shè)計畢業(yè)論文-wenkub

　

【正文】 損傷、變質(zhì)層、嵌沙或冷硬現(xiàn)象。經(jīng)珩磨加工的內(nèi)孔，尺寸精度可達(dá)IT6～I(xiàn)T7。近幾年來，由于珩磨技術(shù)的發(fā)展，如人造金剛石和立方氮化硼等超硬磨料的應(yīng)用，把珩磨技術(shù)推向一個新的階段。對它的研究方法融合了力學(xué)、聲學(xué)、材料學(xué)等諸方面的研究方法。（3）在此基礎(chǔ)上設(shè)計功率超聲珩磨加工裝置。1988年研制成功了臥式功率超聲振動珩磨裝置，并通過了北方工業(yè)集團(tuán)公司軍品部鑒定，認(rèn)為該項成果屬國內(nèi)首創(chuàng)、振動系統(tǒng)達(dá)到了八十年代末國際先進(jìn)水平。六十年代初，我國已開始了振動切削技術(shù)的研究，直到八十年代初期該技術(shù)才受到普遍重視。超聲振動加工具有低切削力、低磨削溫度、低的表面粗糙度和高精度，以及被加工零件良好的耐磨耐腐性，特別是同等加工條件下只需很小的機床動力等優(yōu)點。但人無完人，我知道我的這次設(shè)計還存在許多不足之處，對于在本次設(shè)計中出現(xiàn)的這些不足之處，懇請老師予以指正并提出你們的寶貴意見。在這里我非常感謝老師以及同學(xué)給我的這些幫助。通過這次設(shè)計，再次培養(yǎng)了我自主學(xué)習(xí)的能力和毅力，掌握了如何去尋找資料來處理我們要解決的問題，學(xué)到了如何合理的運用時間來處理我們的問題。另外可以學(xué)習(xí)AUTOCAD及solidworks畫出功率超聲珩磨裝置的具體實物圖。讓我們再次認(rèn)識到我們還存在的不足，為我們踏入工作崗位或以后的繼續(xù)深造打下了良好的基礎(chǔ)。在大學(xué)校園的學(xué)習(xí)可以讓我們學(xué)到很多東西。只要我們用心，當(dāng)我們學(xué)業(yè)已滿走出校園時，我們也不會留下任何遺憾。這次畢業(yè)設(shè)計，我的題目是臥式功率超聲珩磨裝置設(shè)計。然后通過指導(dǎo)老師的指導(dǎo)以及自己查閱相關(guān)資料來順利完成本次設(shè)計。畢業(yè)設(shè)計是我們走向社會的一個重要環(huán)節(jié)，它不盡體現(xiàn)了我們大學(xué)四年學(xué)到知識的多少，還體現(xiàn)了我們獨立思考、獨立設(shè)計的能力。這次設(shè)計是我第一次深入研究超聲振動加工的相關(guān)知識。2 綜述 功率超聲珩磨裝置概述磨削加工是機械制造中重要的加工工藝，超聲振動珩磨加工是近年來新興的一種超精加工技術(shù)。有鑒于此，世界各國目前均在重點開發(fā)和研究超聲振動在磨削加工領(lǐng)域的高技術(shù)和應(yīng)用課題，超聲振動加工綜合應(yīng)用于磨削加工已經(jīng)成為下一代精密加工的發(fā)展方向之一。近十幾年來，振動切削技術(shù)方面的理論研究和應(yīng)用取得了顯著成績，哈爾濱工業(yè)大學(xué)、廣西大學(xué)、吉林工業(yè)大學(xué)等單位在功率超聲振動理論、加工不同材料的實驗、加工精度與表面質(zhì)量、刀具的磨損耐用度等方面的研究中均取得了一定成績，超聲振動加工在生產(chǎn)中也得到了廣泛應(yīng)用。1993年研制成功了86鋼質(zhì)薄壁缸套的力式功率超聲振動珩磨裝置，在實際生產(chǎn)中得到了應(yīng)用，該裝置取得了國家專利。 研究的途徑及方法（1）了解首先通過收集資料，了解我國超聲振動加工技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r，對其工作原理和設(shè)計原理進(jìn)行深入研究，從而才能設(shè)計出符合實際工程需要和本課題要求的超聲珩磨裝置。考慮到本論文設(shè)計的是超聲振動珩磨裝置，在超聲振動系統(tǒng)中，彎曲振動圓盤是超聲波振動珩磨裝置遞振的重要零件,該零件的設(shè)計、制造質(zhì)量的好壞，直接影響到變幅桿的振動能否通過它傳遞到撓性桿上，并保證振動時珩磨桿不振動。現(xiàn)在珩磨已不僅用做高精度要求的終加工工序，并且還可作為較大余量的中間工序，是一種高效、優(yōu)質(zhì)的加工方法。但珩磨加工不能提高被加工孔的位置精度。但存在高的殘余壓應(yīng)力，這些有利于零件使用壽命的提高。 珩磨加工原理 珩磨是利用安裝在珩磨頭圓周上的若干砂條（油石），由漲開機構(gòu)將砂條沿徑向漲開，使其壓向工件的孔壁；與此同時，使珩磨頭做旋轉(zhuǎn)運動和直線往復(fù)運動，對孔進(jìn)行低速磨削和摩擦拋光。前兩種運動構(gòu)成珩磨的主運動，并使油石形成螺旋運動，因此，油石上大量的磨粒就在加工表面上刻劃下螺旋形交叉網(wǎng)紋的珩磨條紋，為避免每條油石的運動軌跡重復(fù)，即不讓油石上的磨粒仍在原先刻出的條痕上刻劃，應(yīng)使油石在一個雙行程終了時的位置，相對其行程的初始位置，在圓周方向上有一個附加的偏移量。 珩磨加工過程在珩磨的切削過程中，油石的表面狀態(tài)、油石的壓力、被加工表面三者的變化情況及相關(guān)關(guān)系，因采用的擴漲進(jìn)給方式不同而不同。因此，油石面的磨粒脫落很少，油石主要不是靠新磨粒切削，而是由磨粒尖頂切削，因此磨粒尖頂?shù)呢?fù)荷很大，磨粒易于破裂、崩碎而形成新的切削刃。圖32中粗折線表示珩磨的磨削量和油石損耗量與時間的關(guān)系，雙點劃線將珩磨過程分為三個階段，兩條水平虛線Ⅰ和Ⅱ代表不同的工件前工序表面粗糙度或磨粒直徑，水平虛線Ⅰ位置高，表示前工序表面粗糙度值小或磨粒直徑大，因而破碎切削時間延長，脫落切削及堵塞切削的時間縮短。 圖32 珩磨磨削階段的劃分 1——脫落切削區(qū) 2——破碎切削區(qū) 3——堵塞切削區(qū)（2）定量進(jìn)給珩磨過程 定量進(jìn)給珩磨時，進(jìn)給機構(gòu)以恒定的速度擴漲進(jìn)給，使磨粒強制性的進(jìn)入工件，因此珩磨過程只存在脫落切削和破碎切削，不可能產(chǎn)生堵塞切削現(xiàn)象。切削過程中，刀具周期性的離開和接觸工件，其運動速度的大小和方向是不斷變化的。在這純切削時間內(nèi)，切刃沿切削法向那些的切削長度。因此可以想象，這時被加工材料在局部微小體積內(nèi)必將發(fā)生重大變化。大幅度降低磨削力正是磨削工作者多年來追求的目標(biāo)，超聲振動磨削加工為這一目標(biāo)提供了有效的手段。由于工件也不隨時間發(fā)生變動，送而為提高加工精度創(chuàng)造了條件。此外超聲振動所形成的空化作用，一方面也可使珩磨液均勻浮化；另一方面，切削液更容易滲到材料的微裂紋內(nèi)，進(jìn)一步提高了珩磨液的使用效果。三種振動方式都使油石的合成速度附加了正弦波的振動，若油石振動形式為正弦波，則合成速度變化如圖41所示：圖41 合成速度分析軸向振動： 徑向振動： 扭轉(zhuǎn)振動： 目前由于超聲換能器的限制，使用較多的是軸向振動方式，本課題采用軸向振動方式。當(dāng)全振幅2A＞h（平均切削深度）時，為分離切削，切削狀態(tài)見圖44所示，當(dāng)油石向著工件振動時，切刃的基面轉(zhuǎn)動角。假定磨粒是半角為的圓錐體（實際為棱錐體），設(shè)其切削深度為，則磨粒切削圓半徑為，如圖45所示。當(dāng)施加軸向振動珩磨時，磨粒不僅沿方向運動，而且附加了正弦運動。當(dāng)B到達(dá)點時，縱坐標(biāo)以下的面積在磨粒上走到相位角位置前的某瞬間內(nèi)已被切除了，因此在磨粒趨近相位角時，圖中陰影部分已無金屬可切除，即為空切削。金屬切削過程包括金屬的彈性變形、塑性變形、金屬被切除。 磨粒性能分析以軸向功率超聲振動切削加工為例，分析油石的磨粒性能。利用式子413，對其乘上泊松比，就得到了垂直于加工面的油石的動應(yīng)力。超聲波振動珩磨裝置由以下幾部分組成：超聲波發(fā)生器、超聲振動系統(tǒng)、珩磨頭體及冷卻循環(huán)系統(tǒng)。超聲波發(fā)生器有電子管和晶體管兩種。磁致伸縮換能器是利用某些鐵磁體在變化的磁場中所產(chǎn)生的磁致伸縮效應(yīng)而制成的。反之，將一壓電晶體置于外電場中，在電場的作用下引起晶體內(nèi)部正負(fù)電荷重心的位移，這一極化位移又導(dǎo)致晶體發(fā)生形變，即逆壓電效應(yīng)。壓電換能器尺寸小，聲電轉(zhuǎn)換效率高，瞬時輸出功率大。除了石英晶體廣泛應(yīng)用以外，其他材料實際中已不常應(yīng)用。石英晶體不溶于水，便于切割、研磨和拋光加工，機械損耗小，機械品質(zhì)因素高，被廣泛用來制作標(biāo)準(zhǔn)頻率控制的振子級高選擇性的濾波器。壓電陶瓷可以通過改變其化學(xué)成分及添加雜質(zhì)來改變性能，以適應(yīng)不同的用途目前在當(dāng)今的壓電換能器中多采用夾心式的制作方法。因此本課題要求的臥式功率超聲振動珩磨裝置采用夾心式壓電換能器。當(dāng)節(jié)點位置取在換能器兩個壓電陶瓷片中間時 ——波長則換能器的頻率方程為： （51）式中： f——共振頻率，Hz ——聲波在壓電陶瓷片中的傳播速度，m/s——聲波在鋼質(zhì)反射罩中的傳播速度，m/s——壓電陶瓷片的密度，——鋼質(zhì)反射罩的密度，——機電耦合系數(shù)鋼質(zhì)反射罩和鋁合金聲頭尺寸之間有下述關(guān)系： （52） 式中： ——聲波在鋁合金中的傳播速度，m/s——鋁合金的密度，中間有圓柱孔的夾心式壓電換能器的頻率方程較為復(fù)雜，一般按無圓柱孔的夾心式壓電換能器的頻率方程進(jìn)行計算，然