超聲珩磨再生型顫振系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、超聲珩磨加工是精密和超精密加工技術(shù)的重要組成部分之一，但珩磨過程中的再生型顫振是導(dǎo)致系統(tǒng)產(chǎn)生不穩(wěn)定磨削的重要因素之一，嚴(yán)重制約了零件的加工精度和表面質(zhì)量的提高。本課題在國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目的資助下，針對(duì)超聲珩磨加工過程中的再生型顫振，運(yùn)用理論分析、計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合的手段，對(duì)超聲珩磨顫振系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)行了分析。為珩磨顫振的理論研究和尋求抑振、消振方法提供了理論依據(jù)，具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。
　　本論文的主要研究內(nèi)

2、容和成果有以下幾個(gè)方面：
　　1.在簡要闡述非線性顫振理論的研究現(xiàn)狀和系統(tǒng)穩(wěn)定性分析方法的基礎(chǔ)上，對(duì)功率超聲珩磨振動(dòng)系統(tǒng)的工作原理和運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)進(jìn)行了分析，并對(duì)珩磨油石的磨粒形狀和分布做了一定的假設(shè)。
　　2.分析了靜態(tài)珩磨油石上單顆磨粒的受力分布。在此基礎(chǔ)上，建立珩磨油石的動(dòng)態(tài)磨削厚度模型，并推導(dǎo)出單顆磨粒的動(dòng)態(tài)珩磨力，從而進(jìn)一步計(jì)算出了超聲珩磨油石的動(dòng)態(tài)珩磨力。以珩磨油石為研究對(duì)象，建立了功率超聲珩磨再生型顫振系統(tǒng)的徑向和軸

3、向單自由度動(dòng)力學(xué)模型，并列出了相應(yīng)的非線性動(dòng)力學(xué)微分方程。
　　3.建立超聲珩磨再生型顫振系統(tǒng)的兩自由度非線性動(dòng)力學(xué)模型，根據(jù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性方程推導(dǎo)出珩磨轉(zhuǎn)速與最小極限珩磨寬度的關(guān)系，通過計(jì)算機(jī)模擬仿真繪制出了超聲珩磨再生型顫振系統(tǒng)的穩(wěn)定性葉瓣曲線圖，對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性極限進(jìn)行了預(yù)測(cè)。
　　4.運(yùn)用MATLAB7.0軟件仿真并分析了超聲珩磨顫振系統(tǒng)參數(shù)對(duì)穩(wěn)定性曲線和最小極限珩磨寬度的影響，包括珩磨力系數(shù)、系統(tǒng)徑向和軸向的固有頻率、

4、剛度系數(shù)、阻尼比和珩磨頭往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度等參數(shù)。并繪制出了各參數(shù)與最小極限珩磨寬度關(guān)系的折線圖。
　　5.通過對(duì)超聲珩磨頭進(jìn)行模態(tài)實(shí)驗(yàn)，分析得到了珩磨頭的模態(tài)參數(shù)（固有頻率、阻尼比）；通過改變珩磨頭往復(fù)速度進(jìn)行珩磨加工實(shí)驗(yàn)，所測(cè)得的珩磨振動(dòng)信號(hào)與計(jì)算機(jī)仿真分析得到的結(jié)果大致相同，從而驗(yàn)證了所建立的超聲珩磨再生型顫振系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型的合理性。
　　本課題的研究成果揭示了超聲珩磨振動(dòng)系統(tǒng)的顫振機(jī)理，在一定程度上完善和發(fā)展了超聲珩磨加工