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旋转超声加工及其关键技术的研究

作　者: 倪皓
导　师: 房丰洲
学　校: 天津大学
专　业: 精密仪器与机械
关键词: 硬脆材料旋转超声加工频率可调节技术
分类号: TG663
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 93次
引　用: 2次
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内容摘要

光学玻璃、石英、工程陶瓷等硬脆性材料具有高强度、耐高温、耐磨损等优良的物理和机械性能,目前已经广泛应用于航空航天、汽车、医疗、光学及半导体等领域。但由于这些材料具有较高的硬度和脆性,使得这些材料很难采用传统的加工方法加工,从而很大程度上制约了这些材料的进一步推广应用。随着科学技术的进步和现代工业的发展,特种加工方法的出现很大程度上解决了硬脆性材料的加工问题。旋转超声加工作为特种加工其中的一种,几乎适用于各种硬脆性材料,具有小切削力,低切削热等优点,因此在硬脆材料的加工中得到了广泛的应用和迅速的发展。目前国内外使用的旋转超声加工设备大都是单一频率振动的,而且刀具在尺寸上严格限制,缺乏灵活性,给实际生产加工带来了不便。为解决这一问题,本论文主要进行了如下几项工作:1)针对频率可调超声波振动加工这一新技术,基于声学和波动学理论分析,揭示了这一新技术实现的可行性。2)在对旋转超声加工系统各子系统及部件的综合分析基础上,开发了可以安装在现有机床上的旋转超声加工系统。3)通过在硬脆性材料上孔加工和平面加工的实验验证了旋转超声加工系统的实用性。针对加工过程中存在的脆性材料边缘破损问题进行了探讨,在有限元应力分析的基础上分析了边缘破损的根本原因,并提出了相应的措施来减小边缘破损,最后进行了实验验证。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-5
目录  5-7
第一章绪论  7-14
  1.1 引言  7
  1.2 超声加工的特点和发展概况  7-12
    1.2.1 超声加工的原理和特点  7-9
    1.2.2 超声加工的发展概况  9-12
  1.3 课题来源和主要研究内容  12-14
    1.3.1 课题来源  12
    1.3.2 本论文主要研究内容  12-14
第二章旋转超声磨削加工系统  14-27
  2.1 引言  14
  2.2 超声加工系统的整体结构  14-26
    2.2.1 超声波发生器  15-19
    2.2.2 超声换能器  19-23
    2.2.3 变幅杆  23-25
    2.2.4 信号传输装置  25-26
  2.3 本章小结  26-27
第三章旋转超声磨削加工声学系统分析  27-37
  3.1 引言  27-28
  3.2 超声振动系统声学特点与分析  28-35
    3.2.1 波动学基本原理  28-30
    3.2.2 频率可调节式超声振动系统声学分析  30-33
    3.2.3 节点偏移对刀具振幅的影响  33-35
  3.3 旋转超声加工系统中的换能器设计  35-36
  3.4 本章小结  36-37
第四章变幅杆的动力学分析  37-46
  4.1 引言  37
  4.2 变幅杆的有限元分析  37-43
    4.2.1 有限元法简介  37-38
    4.2.2 有限元动力学分析的理论基础  38-39
    4.2.3 模态分析  39-43
  4.3 变幅杆频率特性实验分析  43-45
  4.4 本章小结  45-46
第五章旋转超声磨削加工工艺研究  46-56
  5.1 引言  46
  5.2 旋转超声磨削加工机理的研究  46-50
    5.2.1 硬脆性材料去除机理  46-47
    5.2.2 金刚石磨粒的运动机理  47-48
    5.2.3 旋转超声磨削加工的材料去除机理  48-50
  5.3 旋转超声磨削加工的实验研究  50-53
    5.3.1 孔加工实验  50-51
    5.3.2 平面加工实验  51-53
  5.4 边缘破损的研究  53-55
  5.5 本章小结  55-56
第六章结论与展望  56-58
  6.1 本文主要结论  56-57
  6.2 工作展望  57-58
参考文献  58-61
发表论文和参加科研情况说明  61-62
致谢  62

旋转超声加工及其关键技术的研究

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