陶瓷滚子超声振动辅助磨削装置设计与试验

针对超声辅助超精研磨陶瓷滚子的技术需求,基于简谐振动基本原理和波动方程,设计了超声振动的阶梯形超声变幅杆,研发了适用于陶瓷滚子超精加工试验机的点接触式超声振动辅助装置。利用试验机,研究了超声电源电流对陶瓷滚子表面粗糙度和材料去除率的影响规律,并进行了超声加工超精研磨影响对比试验。结果表明:文中所研发的超声振动装置安装简便,工作可靠;与普通超精加工相比,超声复合加工在改善工件表面质量的同时,加工效率有显著提升。     

双激励二维超声振动切削装置设计

设计一种垂直型的双纵向超声波椭圆振动切削装置,通过特制的柔性金属机构连接两组纵向复合式换能器。运用解析法确定了换能器和变幅杆的结构尺寸。在此设计基础上,利有限元分析方法对双纵向超声波椭圆振动系统做了模态分析和谐响应分析,得到了能满足振型、节点位置、频率要求的系统模型。谐响应分析结果表明:(1)该系统能够合成超声波椭圆轨迹;(2)刀具输出与换能器输入的两相振动相位差非常接近;(3)通过调节激励信号的相位差可以改变超声波椭圆轨迹的形状。     

内圆超声振动磨削装置的设计

本文主要介绍了一种内圆磨床上适用于加工硬脆材料的备件──超声振动磨削装置，并详细地介绍了该装置的设计过程，进一步指出了该装置在未来加工中的重要性．     

蓝宝石不同晶面轴向超声振动辅助磨削特性研究

选取蓝宝石的A面、C面、M面及R面开展轴向超声振动辅助磨削试验,并从磨削力、比磨削能、表面粗糙度及表面形貌等角度对比蓝宝石四个晶面超声振动辅助磨削效果的差异。施加超声振动辅助磨削时,蓝宝石四个晶面的磨削力、比磨削能及表面粗糙度相对未施加超声振动时均有所减小,且工件表面损伤裂纹较小,表面质量更好;蓝宝石不同晶面在施加超声振动时的磨削力、比磨削能和表面粗糙度的减小比例不同,C面的减小比例最小,M面和A面的减小比例较大,R面的减小比例最大;超声振动辅助磨削蓝宝石四个晶面时,R面的改善效果最好,其次是M面和A面,C面的改善效果较差,这反映工件材料的脆性越大,超声辅助磨削对加工质量的改善效果越明显。     

单激励三维超声振动辅助加工装置的设计与分析

基于超声波斜入射理论对斜槽式变幅装置复合振动机理进行分析,设计出一种具有斜槽结构的变幅杆,可在单激励条件下实现X,Y,Z三个方向的同频简谐振动。阐述了三维空间简谐运动的合成规律,使用ABAQUS有限元软件对变幅杆进行模态分析,得到了固有频率与振型,进而通过瞬时动力学分析得到了变幅杆输出端的振动特性,并通过ORIGIN数据分析软件验证了变幅杆输出端在空间中的振动轨迹为类椭圆。研究表明,变幅杆存在的特定斜槽角度使斜槽转换效率最高。     

超声振动辅助磨削加工表面质量的研究

为了提升难加工材料的表面质量,降低工件表面的损伤,对砂轮施加轴向超声振动,引入数学模型并基于MATLAB对工件表面质量进行仿真,结果表明:超声振动辅助磨削能明显提升工件表面加工质量,在一定的范围内,振动频率、幅值与主轴转速的增加可以优化表面质量,进给量与切削深度的增加会削弱超声振动的优化效果.     

轴向超声振动辅助磨削的磨削力建模

以单颗磨粒为对象,分析轴向超声振动下磨粒的运动特性。在此基础上,将磨削力分为切屑变形力和摩擦力两部分,分别分析了轴向超声振动对切屑变形力和摩擦力的影响。在切屑变形力方面,轴向超声振动改变了磨粒运动方向与主切削方向间的夹角;在摩擦力方面,轴向超声振动降低了磨粒与工件间的摩擦因数。基于此建立了轴向超声振动辅助磨削的磨削力模型。通过对21Ni Cr Mo5H进行了轴向超声振动辅助磨削的磨削力试验,确定了模型中的常数,并验证了所建模型的正确性。建立的磨削力模型是轴向超声振动辅助磨削的磨削力预测的一种有效方法,对轴向超声振动辅助磨削机理的认识具有较大意义。     

超声振动辅助磨削加工智能控制技术研究

根据超声振动辅助磨削加工的特点,结合检测难易程度和实际需要,选择磨削力比作为输入。利用磨削力检测系统获得磨削力比实时数据,对采样结果进行分析处理。采用分级控制,分别控制超声功率和工件进给速度。将磨削力比的变化和变化率作为模糊控制器的输入,工件进给速度作为控制器的输出。根据模糊控制规则,利用Matlab提供的Simulink仿真模块,对超声振动辅助磨削加工模糊控制系统进行了动态仿真,仿真结果符合模糊策略,进给速度能够随着磨削力比的变化实现调整,从而避免产生磨削烧伤和颤振。     

碳化硅陶瓷的超声振动辅助磨削

采用普通磨削方式和超声振动辅助磨削方式对无压烧结SiC材料进行了磨削工艺实验,对不同磨削方式下磨削参数对磨削力比、表面损伤及亚表面损伤的影响进行了对比研究,并分析了超声振动磨削作用机制。实验结果显示,该实验中SiC材料去除主要以脆性去除为主,砂轮磨削力比随着磨削深度和进给速度的增加缓慢增加,随着主轴转速的增加略有减小;普通磨削时SiC工件亚表面损伤深度随着磨削深度、进给速度增加逐渐增加,而超声振动辅助磨削变化较小。与普通磨削相比,在相同的磨削参数下,超声振动辅助磨削的高频冲击使材料破碎断裂情况得到改善,且磨削力比减小近1/3,表面裂纹、SiC晶粒脱落、剥落等表面损伤较少,表面损伤层较浅,亚表面裂纹数量及深度都有较大程度降低,可以获得较为理想的表面质量。     

超声振动辅助磨削NdFeB永磁材料磨削力试验研究

磨削过程中,降低磨削力有利于提高硬脆材料的加工表面质量.对切向、径向和轴向超声振动辅助磨削NdFeB永磁材料的磨削力进行了试验研究,研究结果表明:超声振动的引入使磨削力随砂轮粒度和磨削用量变化的趋势减缓;与普通磨削相比较,三种超声振动方式均使磨削力降低,对于切向磨削力,轴向超声振动使之大幅度上升,切向超声振动次之,而径向超声振动使之下降;对于法向磨削力,三种超声振动方式均使之大幅降低,其中径向超声振动的影响最为明显,切向超声振动次之,轴向超声振动的影响最弱.     

径向超声振动辅助磨削加工过程分析

根据超声振动辅助磨削运动图,分析了平面磨削时单颗磨粒的运动过程;给出了单颗磨粒相对于工件的运动方程,绘制了单颗磨粒的运动路径;通过坐标转化推导了单颗磨粒在磨削区运动路径长度计算公式;从连续切削刃的角度出发,利用VB和Matlab对其运动轨迹进行仿真,分析了超声振动辅助磨削为分离型磨削过程的影响因素。     

超声振动辅助磨削电源谐振频率自动识别研究

针对传统超声电源不能自动识别因更换刀具而导致的超声刀柄谐振频率变化的问题,利用最大电流法与相位控制法相结合的频率检测方法实现了超声电源频率自动识别功能.对制作的样机进行了频率自动识别稳定性和精确性测试,结果表明:超声电源测得的超声刀柄谐振频率与阻抗分析仪测得的超声刀柄谐振频率差值变化<221 Hz,误差<1％;手动模式...     

超声辅助磨削砂轮基体材料的振动性能研究

超声辅助磨削(UAG)砂轮基体材料的振动性能(如谐振频率、振幅、发热情况等)对超声辅助磨削效果具有重要影响。本文采用ANSYS模态分析与实验测量相结合的方法,对Q235钢、45钢、0Cr18Ni10Ti不锈钢、LY12铝合金、TC4钛合金五种材质的超声辅助磨削砂轮基体材料的谐振频率、振幅以及连续振动条件下的发热量进行了对比分析。模态分析与实验测量结果均表明:在上述五种基体材料中,钢类基体的谐振频率和振幅相对最小,LY12基体最大,TC4基体介于二者之间。与此相对应,连续振动10min后,钢类基体温度升高幅度最大,LY12基体温升幅度最小。综合不同材质砂轮基体的振幅及发热情况可知:在连续振动状态下,砂轮基体的温度升高幅度越大,即能量损耗越大,末端振幅测量值越小。     

碳化硅陶瓷超声振动辅助磨削材料去除特性研究

为揭示碳化硅陶瓷超声振动辅助磨削材料去除特性,开展了光滑粒子流体动力学(SPH)单颗金刚石磨粒划擦仿真模拟,同时构建了超声振动划擦试验台,进行了单点金刚石超声振动划擦试验研究。结果发现:超声振动划擦中,材料去除根据切深的不同分为断续切削模式及连续切削模式;无超声作用划擦中的材料仅存在连续切削去除模式;超声振动作用的碳化硅陶瓷延性-脆性转移深度大于无超声作用下的延性-脆性转移深度。此外,通过碳化硅陶瓷超声内圆磨削试验结果同样发现超声振动作用下的延性-脆性转移深度变大,说明超声振动辅助磨削更容易实现延性域磨削。     

超声振动辅助磨削-脉冲放电复合加工磨削力模型研究

探讨超声振动、磨削和脉冲放电加工的交互作用,并从工件材料去除的体积入手,计算脉冲放电能量去除的材料体积,得出普通磨削去除的材料体积,建立轴向超声振动辅助磨削-脉冲放电复合加工磨削力模型,探索各加工参数对磨削力的影响规律,对磨削力的检测和控制具有一定的指导作用。     

超声振动辅助磨削脉冲放电复合加工工艺研究

利用超声振动、电火花脉冲放电的加工特点,将其同单一普通磨削优化组合,可以得到较好的加工效果.从加工表面粗糙度、表面微观形貌两个方面,比较了单一磨削、超声振动辅助磨削、磨削-电火花脉冲放电复合加工、超声振动辅助磨削-电火花脉冲放电复合加工的加工效果,得出了不同加工方法的优缺点.通过对几种加工方法的优化组合,设计了新的加工工艺.实验结果证明,新的加工工艺可以有效地提高加工表面质量,减少裂纹和热应力的产生.     

超声振动辅助电解磨削GH3536工艺试验研究

GH3536锻造合金具有耐高温、高硬度、高抗拉强度等优点,是广泛应用于航空航天多种部件成型的关键材料之一,而传统的加工部件内孔方式极易造成刀具磨损,且难以高效得到极佳的表面质量.为获得较低粗糙度的GH3536内孔表面,提出一种超声波振动辅助的电化学磨削复合工艺方法.通过单因素试验,重点探究了脉冲电压、进给速度、超声振幅...     

超声辅助磨削振子设计研究与试验

为了解决传统设计方法对较复杂结构的超声磨削加工变幅杆的计算存在缺陷的问题,通过采用分段近似趋近方法,对超声加工振动系统变幅杆进行求解计算。运用传输矩阵,建立超声变幅杆频率方程的一般形式及放大系数。通过对无简单解析解的变截面变幅杆进行分段近似设计,得出相应的设计结果,采用有限元仿真、阻抗分析及样品对比试验进行验证。得出结论,运用分段近似趋近设计方法对超声变幅杆进行设计能够达到工程设计需要。     

双砂轮车轴磨削装置设计

该装置用于磨削车轴。车轴包括相背的第一端面、第二端面及一个圆柱状侧面。双砂轮车轴磨削装置包括拨盘、用于支承车轴的第一顶尖及第二顶尖、第一砂轮、第二砂轮及至少一个减震装置。车轴穿过至少一个减震装置且位于减震元件间并能够在减震装置内转动。减震元件可以防止车轴沿径向振动,防止砂轮加工的区域产生表面局部的振纹,从而提高加工精度。     

超声振动辅助磨削-脉冲放电加工表面粗糙度研究

通过多因素方差分析法分析了超声振动辅助磨削一脉冲放电复合加工参数（脉冲宽度、脉冲间隔、参考电压、超声振幅）对加工表面粗糙度的影响程度,建立了表面粗糙度的二次模型,并用响应曲面法预测一定切削参数范围内任意切削条件下的表面粗糙度值,方差分析结果和响应曲面法预测结果基本一致。研究结果对实际生产过程中加工参数的优化具有一定的指导作用。