旋轉(zhuǎn)超聲加工振動系統(tǒng)特性分析、裝置設(shè)計(jì)及其試驗(yàn).pdf

1、旋轉(zhuǎn)超聲加工是一種將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動與傳統(tǒng)超聲相復(fù)合的新型加工方法，對加工材料無導(dǎo)電性、硬度等性能要求，熱物理作用小，能有效避免熱損傷和微細(xì)裂紋等問題，對硬脆材料的高效加工有重要應(yīng)用價(jià)值。但在制造業(yè)內(nèi)，對旋轉(zhuǎn)超聲加工技術(shù)研究不夠深入，旋轉(zhuǎn)超聲加工商品化設(shè)備很少見，本文以旋轉(zhuǎn)超聲加工裝置設(shè)計(jì)、振動系統(tǒng)特性分析和相關(guān)試驗(yàn)作為研究內(nèi)容。
　　本文在分析超聲振動系統(tǒng)的傳統(tǒng)共振設(shè)計(jì)法和整體共振設(shè)計(jì)法的基礎(chǔ)上，提出旋轉(zhuǎn)超聲加工振動系統(tǒng)的新設(shè)計(jì)方法。依

2、據(jù)超聲振動理論和機(jī)電等效理論，分析、比較壓電陶瓷材料性能和應(yīng)用條件，設(shè)計(jì)由兩片PZT-8(發(fā)射型)壓電陶瓷片疊加組成的壓電換能器，選擇階梯與直桿組合變幅桿，并進(jìn)行設(shè)計(jì)、計(jì)算，驗(yàn)證其合理性;初步設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)超聲振動系統(tǒng)各部分結(jié)構(gòu)尺寸;根據(jù)旋轉(zhuǎn)超聲加工試驗(yàn)要求，設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)超聲振動系統(tǒng)在超聲主軸中的安裝固定方式;用碳刷式接電裝置，解決主軸高速旋轉(zhuǎn)條件下的壓電換能器與超聲電源連接問題;分析旋轉(zhuǎn)超聲加工的材料去除機(jī)理，討論加工參數(shù)對材料去除率的影響。<

3、br>　　在ANSYS坐標(biāo)系內(nèi)實(shí)體建立壓電換能器分析模型，通過壓電耦合模塊分析換能器的前端面輸出振幅，將求解結(jié)果作用到變幅桿大端面進(jìn)行動力學(xué)分析，求解端面輸出振幅與理論計(jì)算值比較，驗(yàn)證設(shè)計(jì)目標(biāo)的合理可行性;對超聲振動系統(tǒng)整體進(jìn)行動力學(xué)分析，從后處理中得到其位移極點(diǎn)、應(yīng)力極大點(diǎn)和端面振幅等參數(shù)，將其與單獨(dú)分析的結(jié)果相對比、分析;對帶工具頭的超聲振動系統(tǒng)進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)分析、優(yōu)化，根據(jù)優(yōu)化結(jié)果，改進(jìn)旋轉(zhuǎn)超聲加工振動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
　　進(jìn)行

4、旋轉(zhuǎn)超聲四軸聯(lián)動展成加工裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并擬定多軸聯(lián)動控制方案。旋轉(zhuǎn)超聲裝置可進(jìn)行Z向進(jìn)給運(yùn)動，工作臺可進(jìn)行X、Y直線進(jìn)給運(yùn)動及水平面內(nèi)的旋轉(zhuǎn)進(jìn)給運(yùn)動(A);控制計(jì)算機(jī)通過PLC控制器，進(jìn)行四軸聯(lián)動的進(jìn)給運(yùn)動分配，通過伺服電機(jī)驅(qū)動及滾珠絲杠傳動，實(shí)現(xiàn)四軸展成進(jìn)給運(yùn)動;論文進(jìn)行了旋轉(zhuǎn)超聲加工裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，通過分析、計(jì)算，選擇各標(biāo)準(zhǔn)器件，完成旋轉(zhuǎn)超聲四軸聯(lián)動展成加工系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
　　對壓電陶瓷、有機(jī)玻璃、玻璃鋼、紫銅等四種材料，進(jìn)行單