聲波輔助剪切增稠高效拋光方法研究.pdf

1、近年來，隨著世界經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，科學(xué)技術(shù)不斷取得新進(jìn)展和突破，各類科技產(chǎn)品的表面形狀也越來越向曲面甚至復(fù)雜曲面發(fā)展，進(jìn)一步增加了其超精密加工的難度。多曲率曲面組成的復(fù)雜曲面已經(jīng)廣泛成為車輛運(yùn)輸、航海、航天、能源、模具、醫(yī)療器械等領(lǐng)域工業(yè)產(chǎn)品及其零部件的工作面。如何高效、高質(zhì)量、低成本的加工復(fù)雜曲面已經(jīng)成為超精密加工技術(shù)的研究熱點(diǎn)。本文在剪切增稠拋光方法的基礎(chǔ)上，通過引入聲波輔助振動實(shí)現(xiàn)了對拋光液剪切增稠強(qiáng)度的可控，進(jìn)而提出了一種聲波輔助

2、剪切增稠拋光方法，實(shí)現(xiàn)了對復(fù)雜曲面類零件的高效、高質(zhì)量、低成本的加工。本文對聲波輔助剪切增稠拋光方法的研究主要內(nèi)容如下：
　　闡述了聲波輔助剪切增稠拋光原理，并依據(jù)聲波在理想介質(zhì)中的三個基本方程，推導(dǎo)出了聲波在粘性媒質(zhì)中的運(yùn)動方程進(jìn)而分析了聲波的傳遞特性對拋光液粘度分布的影響。利用數(shù)字粘度計(jì)進(jìn)行流變測試實(shí)驗(yàn)，研究了聲波頻率、功率、波形對剪切增稠拋光液流變特性的影響規(guī)律。進(jìn)行聲波輔助剪切增稠拋光驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，分析了聲波作用方向?qū)伖庑Ч?/p>

3、的影響，結(jié)果表明在聲波作用方向平行于工件表面時的拋光效果較好。
　　建立了聲波輔助剪切增稠拋光實(shí)驗(yàn)平臺，主要包括聲波發(fā)生裝置、工件夾具四軸聯(lián)動裝置、拋光液循環(huán)冷卻及粘度控制系統(tǒng)，為后續(xù)的聲波輔助剪切增稠拋光工藝實(shí)驗(yàn)等研究奠定了基礎(chǔ)。研制了頻率振幅信號檢測裝置用以檢測聲波發(fā)生裝置的性能，從而驗(yàn)證了聲波發(fā)生裝置的可靠性。
　　基于非牛頓流體的本構(gòu)方程和流體力學(xué)理論，推導(dǎo)了聲波輔助剪切增稠拋光過程中工件表面作用力的力學(xué)模型，在此基

4、礎(chǔ)上建立了拋光過程中的材料去除預(yù)測模型，并將預(yù)測值與實(shí)驗(yàn)值對比，兩者誤差在9％以內(nèi)，驗(yàn)證了該材料去除預(yù)測模型的正確性。
　　通過單因素拋光加工實(shí)驗(yàn)分析了聲波頻率、聲波功率和聲波波形對拋光效率與拋光質(zhì)量的影響規(guī)律。通過田口正交實(shí)驗(yàn)分析，得出了對材料去除率以及表面粗糙度影響的主次因素，對于材料去除率而言，聲波頻率影響最為顯著(50%)，聲波功率影響次之(31%)，聲波波形影響最小(11%)；其對于表面粗糙度而言，聲波波形影響最為顯著(