【正文】 ⑥換工具頭是應關掉工作開關，不可無工具頭運轉。④斷針功率過大，鋼針太長所故。若還不見效，則可能是：工具頭老化、鋼針開焊、加焊。③鉆的加工率慢 應為在鉆孔只控制工件的向上進給速度，而速度的控制只能近似的保證加工順利進行為條件，由于試驗的條有限，無法保證加工中位最佳靜壓力，而超聲波加工中加工壓力對材料去除率即加工效率的影響是非常重要的。改進措施：工具磨損的大小取決于工具的材料、結構及各項的加工參數(shù)。 由超聲加工孔后期陶瓷材料的受力情況，在工件的底下施加一個均不力，使其作用方向與工件所受到總均不載荷方向相反，則可以減小超聲加工在陶瓷空底面上的應力，通過施加與壓力的方法，可以有效的避免超聲波加工陶瓷空出口邊緣崩碎現(xiàn)象，提高加工質量，但是避免出口邊緣崩碎所施加的與壓力難以確定。出口崩邊的原因是由于玻璃、陶瓷等硬翠材料抗拉強度低，在孔的加工后期，孔周邊出的壓力最大，進給力和超聲沖擊力使其沿環(huán)狀裂紋方向發(fā)生斷裂。工件材料的斷殘韌性越低，加工孔徑越小蹦邊就越明顯。應盡量的避免此類情況的發(fā)生。電流的大小對加工速同樣有影響，電流越大加工的速度越快反之則速度很慢。取出工件并用抹布將加工過程中濺出來的水擦掉，清洗工件，觀察加工孔的情況，可以把它們進行比較。我們可以發(fā)現(xiàn)此波形為一帶毛刺的尖峰波，這正是加工的所要得到的波形。切好后，辨別材質并標號。（本次實驗所用磨料主要是碳化硼和金剛砂）在實驗之前，我們首先現(xiàn)羅列以下此實驗所需要用的材料和工具，見下表4a所示。粗檔加工以對工件材料去除為主，中檔加工是承上啟下的過度階段，而精檔加工則是對工件被加工表面進行拋光精加工。影響加工質量的因素很多，最主要的是磨料的粗細，該因素不但對加工效率有較大影響，對加工精度與表面質量的影響也十分明顯。（以玻璃的加工速度為基準）表4a 不同材料超聲加工的相對加工速度材料玻璃鍺石英紅寶石硬質合金金剛石相對加工速度100%57%52%18%5%%~%⑷工具材料對加工效率的影響作為超聲加工工具的材料不可太硬，否則會促使磨料很快邊鈍，工具本身也容易被過量損耗，對提高加工效率很不利。因此磨料沖擊超聲加工的頻率應用范圍是20~40Hz；位移振幅一般在10~100μm范圍。圖41 磨料沖擊超聲加工示意圖來衡量、精度和表面質量因素磨料沖擊超聲加工的效率一般用單位時間去除工件材料的質量或體積來衡量。 磨料沖擊超聲波加工介紹磨料沖擊超聲加工是一種應用非常廣泛的超聲加工方式，它是磨粒在超聲振動作用下的機械撞擊、拋磨作用與超聲空化作用的綜合結果。圖315 超聲鉆床結構 示意①繪制超聲鉆床裝配圖②工作原理說明A、工件裝夾：將工件置于夾緊裝置移動塊與固定塊之間，通過推動移動塊以及擰動上下運動的螺母使其夾緊。④材料的選擇考慮其加工性良好與質的輕巧，這里選擇鋁合金?？蓨A緊一定寬度和厚度的工件。圖311 工件夾緊裝置 示意③在草稿上進行簡單的強度校核校核通過，確定工件夾緊裝置最終結構尺寸。絲杠與床身用滾動軸承聯(lián)接，轉動效果好，不易磨損。最后對導向孔進行淬火處理以增加其強度，以防磨損。其余設計時注意足夠的強度即可。⑤選擇加工方式及熱處理此零件可通過數(shù)控車削的方式得到，但套管的內(nèi)壁與推桿的表面接觸部分要求比較高，加工后需表面淬火處理，以防磨損。圖37 組合示意 擺動伸縮桿的設計設計擺桿伸縮桿是為方便鉆床左右的擺動，與前后的伸縮，在工件裝夾后可以方便鉆與工件的對位。④材料的選擇考慮其加工性良好，這里底盤與支撐都選擇45鋼。 鉆床的機架設計超聲波鉆床機架的設計包括了床身、工作臺、進給機構、壓緊機構等，其功能應考慮能上下、左右、前后的進給運動，并且能有效的壓緊工件，同時也應考慮其加工的方便等。R2是變幅桿端部的尺寸，視所需的振動幅度而定，往往是變化的；圓錐體部分的L2不宜設計過大否則振幅放大系數(shù)太小，一般的取 kl2 = π/ 4換能器的振動頻率f=20kh ，R1=22mm ,R2=5mm①彈性材料的選擇彈性材料選用45鋼，該材料的疲勞強度高，而且易加工。變幅桿的形式為圓錐平滑階梯復合型效果最好，其結構圖如下圖33所示。壓電換能器有以下幾個部分組成，如下圖31所示：圖31 超聲波換能器結構示意圖如圖，超聲波換能器將接受到的超聲波信號由壓電陶瓷的“逆壓電效應”轉換成機械的振動。一般超聲波鉆床由超聲波發(fā)生器、換能器、變幅桿和輔助機構等組成。其中Ⅰ和Ⅲ段為等截面桿，Ⅱ段為變截面桿，而變截面桿可以是指數(shù)形、圓錐形或懸鏈線形等不同形式。圖211單一變幅桿（2）復合變幅桿在高強度超聲應用中，常常要求變幅桿末端具有很大的振動幅度，這就要求變幅桿的形狀因數(shù)ψ及放大系數(shù)Mp值都盡可能的大，單一變幅桿的ψ值和Mp值常出現(xiàn)此優(yōu)彼劣的現(xiàn)象，很難二者兼顧。輸入阻抗Zi定義為輸入端策動力與質點振動速度的復數(shù)。簡單形又可分為指數(shù)形、圓錐形、懸鏈形、階梯形。此外在超聲加工處理設備的結構工藝上，通常在變幅桿或半波長等截面桿的波節(jié)平面處加帶一個法蘭盤，利用法蘭盤將超聲振動系統(tǒng)固裝在超聲設備上。其結構圖形如下圖210所示。反向電場將削弱壓電片的極化強度，使得壓電片沿極化方向產(chǎn)生縮短的形變。有兩種情況出現(xiàn)：。通常，輻射面的形狀采用正方形。~。在交變磁場H~的作用下，由于材料的磁致伸縮效應，換能器兩端面產(chǎn)生與交流電頻率相同的交變伸縮，當交變電流的頻率與換能器的共振頻率一致時，換能器端部振動最強烈，由此從換能器兩端面向介質輻射出超聲波 圖26 磁致伸縮換能器②磁致伸縮換能器的結構和特點A、窗式換能器窗式換能器是由薄片磁致伸縮金屬材料，經(jīng)沖孔成型，氧化絕緣、疊集成塊、退火等工藝制成。超聲加工處理設備利用超聲換能器的作用將超聲波發(fā)生器產(chǎn)生的超聲頻電能轉換成超聲振動的機械能，并通過變幅桿進行振幅放大和聚能后再傳輸?shù)焦ぞ哳^，進而實現(xiàn)對工件的超聲加工處理。 圖24半橋式功率放大器圖25全橋式功率放大器 (3) 匹配電路超聲波發(fā)生器與一般放大器的一個重要區(qū)別在于它的匹配電路部分。圖23 超聲波震蕩器的幾種類型（2）超聲波放大器超聲波放大器的作用是將震蕩信號放大至所需電平。它可以是一個獨立的震蕩器，也可以是一個反饋網(wǎng)絡。如下我將主要部分作進一步介紹。當頻率一定時，增大振幅可以提高加工速度，但振幅不能過大，否則會使振動系統(tǒng)超出疲勞強度范圍而損壞。假如不用磨料而只用振動著的超聲工具頭直接縱向“錘擊”工件表面，那只能使工件表面產(chǎn)生損傷，實際上材料并沒有被去除。換能器產(chǎn)生的超聲振動由變幅桿將位移振幅放大后傳輸給工具頭，工具頭作縱向振動，其振動方向如圖 21 b 中的箭頭所示。展望未來，超聲加工技術的發(fā)展前景是美好的。可以推斷，超聲加工技術在世界汽車工業(yè)中將發(fā)揮越來越重要的作用。日本企業(yè)界如日立、多賀和Towa公司等已開始這方面的實用化研究。 ② 振動切削中刀具與工件相互作用的力學分析。(2) 研制和采用高效的振動切削系統(tǒng) 現(xiàn)有的實驗及實用振動切削加工系統(tǒng)輸出功率尚小、能耗高，因此，期待實用的大功率振動切削系統(tǒng)早日問世。同時，借助于SEM分析了該方法加工瑪瑙的材料去除機理?；春９W院對燒結永磁體材料超聲振動加工過程中的材料去除機理進行了理論研究。同濟大學對超聲加工建筑玻璃小孔的實驗進行了研究，探討了工具振動的振幅、頻率、工件材料、進給壓力、工作介質等主要加工參數(shù)對材料去除率的影響規(guī)律。山東大學還利用超聲加工技術對大理石的孔加工進行了研究，并與陶瓷材料進行了對比研究。 巴西的研究人員對石英晶體的超聲研磨技術進行了研究，發(fā)現(xiàn)石英晶體的材料去除率取決于晶體的晶向，研磨晶粒的尺寸影響材料去除率和表面粗糙度。通過模擬陶瓷材料超聲加工的力學特性對材料去除機制進行分析，研究發(fā)現(xiàn)，低沖擊力會引起陶瓷材料結構的變化和晶粒的錯位，而高沖擊力會導致中心裂紋和凹痕。英國阿伯丁大學國王學院研究了超聲鉆削難加工材料時工藝參數(shù)對材料去除率的影響，建立了間斷性沖擊過程的非線性模型，對沖擊力的特性進行了研究，提出了一種新的材料去除率的計算方法，這種方法首次解釋了材料去除率在較高的靜態(tài)力作用下減小的原因。結果表明，超聲振動磨削可明顯提高陶瓷加工效率，能有效地消除普通磨削產(chǎn)生的表面裂紋和凹坑，是陶瓷深孔精密高效加工的新方法。 哈爾濱工業(yè)大學研究了Ti合金深小孔的超聲電火花復合加工。1998年又成功地加工出直徑為φ5μm的微孔。英國申請了電火花超聲復合穿孔的專利，該裝置主要用于加工在導電基上有非導電層的零件，如在金屬基上涂有壓電陶瓷層的零件。采用超聲加工則可有效解決上述問題。一般來說，孔加工工具的長度總是大于孔的直徑，在切削力的作用下易產(chǎn)生變形，從而影響加工質量和加工效率。超聲波加工技術在現(xiàn)代工業(yè)、國防和高新技術等領域得到廣泛應用。本設計方案主要滿足了結構簡單、運動平穩(wěn)、操作方便、能實現(xiàn)多個方向動作等要求，很好的滿足了超聲鉆加工的進給與裝夾。 答辯委員會（小組）負責人(簽字)： 年 月 日畢業(yè)設計說明書（論文）中文摘要超聲加工是利用超聲振動工具在有磨料的液體介質中或干磨料中產(chǎn)生磨料的沖擊、拋磨、液壓沖擊及由此產(chǎn)生的氣蝕作用來去除材料，或給工具或工件沿一定方向施加超聲頻振動進行振動加工，或利用超聲振動使工件相互結合的加工方法。允許提交答辯。并通過試驗驗證了超聲波鉆床的加工特性和存在的設計缺陷。重點分析超聲波鉆床的機械結構特點，對超