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硬脆材料超声振动磨削实验系统的建立及其实验研究

作　者: 石海波
导　师: 卢泽生
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 微磨削超声振动硬脆材料磨削力
分类号: TG580.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

随着科学技术和工业生产的发展,晶体硅、陶瓷、光学玻璃、半导体等硬脆材料因具有许多优良的物理、机械性能,在航天航空领域、化工领域、军事领域得到了极为广泛地应用。但是由于这类材料脆性大,硬度高,用传统的加工方法进行加工,效率很低,且难以保证高精度的技术要求,有的甚至无法加工。为此出现了超声振动磨削技术,解决传统切削加工中固有的难题,从而获得了优良的磨削效果。首先,对磨削机理进行了分析,在此基础之上设计了超声扭转振动磨削实验装置,该装置由控制系统、超声振动系统、机械系统三部分组成,将超声扭转振动施加在回转台上,使工件做扭转振动。其次,对超声扭转振动磨削加工过程采用先分解后合成的方法进行了运动分析,建立了超声扭转振动磨削运动数学模型,应用该模型进行了运动轨迹分析,分析得出超声扭转振动磨削加工具有分离状态。超声扭转振动磨削过程宏观上连续,微观上高频断续冲击磨削,由于超声扭转振动磨削的冲击作用、等效硬度特性,磨削力比普通磨削的磨削力低。最后,进行了超声扭转振动磨削与普通磨削加工对比实验研究。实验结果表明在相同的加工条件下加超声振动比未加超声振动磨削加工时的磨削力明显降低,磨削力比有所降低,工件表面粗糙度得到改善。证明了超声扭转振动磨削实验装置设计的可行性,为以后研究超声扭转振动磨削提供了理论依据和实验平台。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-15
  1.1 课题背景及研究的目的和意义  8
  1.2 国外超声振动磨削技术发展  8-10
  1.3 国内超声振动磨削技术的发展  10-11
  1.4 磨削机理  11-13
  1.5 超声振动磨削的优点  13
  1.6 磨削力  13-14
  1.7 本课题主要研究的内容  14-15
第2章超声扭转振动磨削实验装置的设计  15-23
  2.1 引言  15-16
  2.2 伺服电机控制系统的设计  16-18
  2.3 超声振动装置设计  18-22
    2.3.1 超声波发生器  20
    2.3.2 超声波换能器的选用  20-21
    2.3.3 超声波变幅杆的选用  21-22
  2.4 本单小结  22-23
第3章超声扭转振动磨削运动分析  23-33
  3.1 引言  23
  3.2 切向法向合成超声扭转振动磨削  23-29
    3.2.1 磨头与工件分离分析  24-25
    3.2.2 磨头与工件相对运动轨迹分析  25-26
    3.2.3 单颗磨粒运动轨迹分析  26-29
  3.3 切向轴向合成超声扭转振动磨削  29-32
    3.3.1 磨头与工件分离分析  30-31
    3.3.2 单颗磨粒运动轨迹分析  31-32
  3.4 本章小结  32-33
第4章超声扭转振动磨削加工实验研究  33-43
  4.1 引言  33
  4.2 实验条件  33-34
  4.3 实验方案  34-35
  4.4 实验结果分析  35-39
    4.4.1 工件进给速度对磨削力的影响  35-36
    4.4.2 主轴转速对磨削力的影响  36-37
    4.4.3 磨削深度对磨削力的影响  37-39
    4.4.4 超声扭转振动对磨削力的影响  39
  4.5 超声扭转振动对磨削力比的影响  39-40
  4.6 超声扭转振动对工件表面粗糙度的影响  40-41
  4.7 本章小结  41-43
结论  43-44
参考文献  44-48
致谢  48

硬脆材料超声振动磨削实验系统的建立及其实验研究

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