硬脆材料超聲旋轉(zhuǎn)套料加工系統(tǒng)的研制.pdf

1、硬脆材料的應(yīng)用日益廣泛，但由于這種材料硬度高、脆性大、又不導電，所以加工起來比較困難。尤其是孔加工時，經(jīng)常出現(xiàn)鉆頭出口處的錐狀崩邊現(xiàn)象，嚴重影響了被加工件的表面質(zhì)量、強度和美觀程度，甚至使整個工件報廢，因此很容易降低加工效率、增加成本。近年來，國內(nèi)外利用超聲旋轉(zhuǎn)加工硬脆材料深小孔、微孔等技術(shù)取得了很大進步，但大直徑孔很少涉及。本文針對硬脆材料鉆孔時的錐狀崩邊問題，研制了一套大直徑孔超聲旋轉(zhuǎn)套料加工系統(tǒng)，并對其核心部分——半波長超聲振動系

2、統(tǒng)做了重點研究。
　　確定了超聲振動系統(tǒng)三個組成部分的結(jié)構(gòu)形式：換能器選擇夾心式壓電換能器的典型結(jié)構(gòu)，并確定了換能器振子的具體參數(shù)；根據(jù)實驗要求確定變幅桿為既能滿足超聲加工需要、又易于設(shè)計加工的圓錐形；根據(jù)超聲波能量傳遞的特點設(shè)計了連接簡單、定位可靠的套料工具。最后考慮加工的需要，在套料工具切削部分的表面電鍍?nèi)嗽旖饎偸チ！?br>　　本文用解析法和傳輸矩陣法分別建立了超聲振動系統(tǒng)的數(shù)學模型，確定了各部分的尺寸，并研制了一系列等阻

3、抗匹配的套料工具。通過對比，傳輸矩陣法更直觀、運用更簡便，兩種方法達到了互相驗證的目的。對超聲振動系統(tǒng)進行了動力學分析，包括模態(tài)分析和諧波響應(yīng)分析，并對套料工具的尺寸進行了優(yōu)化與修正，解決了無法用公式進行尺寸修正的問題。
　　對研制的超聲振動系統(tǒng)進行了性能測試實驗，分析了其性能參數(shù)。在對硬脆材料加工特性充分了解的基礎(chǔ)上，進行了加超聲和不加超聲的套料加工實驗，并對加工效果及軸向力進行了分析比較，驗證了超聲加工解決硬脆材料崩邊問題的可