【正文】 開(kāi)， 10s 后，啟動(dòng)超聲波發(fā)生器。下圖 33 為加工后的孔效果圖。加工效率碎著孔的深度增加而降低。 改善措施： 鉆孔中為了避免入口和出口處嚴(yán)總的崩邊現(xiàn)象發(fā)生，可采取分進(jìn)給速度分階段選擇的 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 34 頁(yè)共 45 頁(yè) 34 方法。為了減小工具的 磨損，應(yīng)合理的選擇工具的材料，一般的加工硬脆材料多選用 45 鋼或碳素工具鋼的材料，應(yīng)為這些材料具有抗疲勞強(qiáng)度高、比較耐磨，加工容易。此時(shí)將鋼針重新焊或者更換工具頭。 ⑦功率不要條整過(guò)大一部的不要大于 100 毫安 ⑧打孔進(jìn)行時(shí)，應(yīng)該掌握一個(gè)最佳靜壓力，不可以太用力或用力太輕度會(huì)影響加工的速度?；すI(yè)出版社 [2] 胡敏強(qiáng) , 金龍 , 顧菊平 ?！稒C(jī)械 設(shè)計(jì)手冊(cè) 單行本 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)》 。20xx 年 。北京化學(xué)工業(yè)出版社 。在此我對(duì)他們熱忱的幫助表示衷心的感謝！ 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 38 頁(yè)共 45 頁(yè) 38 參考文獻(xiàn) [1] 曹鳳國(guó) 。及水沙比例不合適，一般水沙的比例為，能流動(dòng)即可、不可太干。 （ 2）簡(jiǎn)單故障的排除及注意事項(xiàng) ①換能器不工作 開(kāi)機(jī)后打開(kāi)工裝開(kāi)關(guān)，這時(shí)可反復(fù)多次開(kāi)、關(guān)工資開(kāi)關(guān)，調(diào)整調(diào)諧鈕。同時(shí)液破壞工具。入口崩邊是由于工具的進(jìn)給力和超聲振動(dòng)材料長(zhǎng)產(chǎn)生環(huán)狀裂紋，工具的震動(dòng)使整個(gè) 裂紋上端脫落造成的。狀態(tài)的改變也給試驗(yàn)的準(zhǔn)確性帶來(lái)了誤差。由于磨料的價(jià)格昂貴，將碗里磨料的水倒掉，可留下次實(shí)驗(yàn)繼續(xù)使用。 （ 2）加工材料準(zhǔn)備 將找到的不規(guī)則的加工材料清洗，并用切割機(jī)切成規(guī)則形狀便于實(shí)驗(yàn)的裝夾。 一般磨料沖擊超聲加工可分為粗、中、細(xì)三檔模式，對(duì)于磨料粒度的選擇也是由粗到細(xì)依次排列。如下表 4a列出了幾種不同性質(zhì)的材料的相對(duì)加工速度。磨料沖擊超聲加工示意圖如圖41所示 。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 26 頁(yè)共 45 頁(yè) 26 圖 314 組合示意 超聲鉆床組裝圖說(shuō)明 超聲鉆床組裝示意圖如下，分別由底盤(pán)、支承桿、擺動(dòng)伸縮桿、擋圈、傳動(dòng)絲杠、軸承、工作臺(tái)、工件夾緊裝置、超聲鉆（換能器、變幅桿等）、超聲鉆固定套、手動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)、止動(dòng)手把等組成。 ⑥繪制加工零件圖 ⑦ 工件夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)組合圖 簡(jiǎn)要說(shuō)明 如下是加裝工件夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)組合圖，工件可得到有效的夾緊，夾緊方 便，架構(gòu)輕巧。另外絲杠與工作臺(tái)的加工都十分簡(jiǎn)單，絲杠還加裝了轉(zhuǎn)盤(pán)，工作臺(tái)上開(kāi)有排屑孔。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 20 頁(yè)共 45 頁(yè) 20 圖 39 組合示意 傳動(dòng)絲杠及工作臺(tái)設(shè)計(jì) 因所設(shè)計(jì)鉆床為小型化的，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)追求簡(jiǎn)單化、輕型化與可靠化，這里傳動(dòng) 方式我選擇了螺旋傳動(dòng)的方式，設(shè)計(jì)步驟如下： ①構(gòu)思并繪制 擺桿 結(jié)構(gòu)草圖 ②初定設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)參數(shù)及尺寸 這里無(wú)標(biāo)準(zhǔn)件，只是在設(shè)計(jì)絲杠是螺紋選擇常見(jiàn)的 M20，以方便加工。綜合上設(shè)計(jì)兩件，加工 方便，簡(jiǎn)單美觀，實(shí)現(xiàn)效果良好。 ②申博在變幅桿中傳播的速度及 波長(zhǎng) 速度 V=(E/ρ )1/2= ()1/2=(m/s) 33 波長(zhǎng) λ = v/f= （ mm） 34 ③尾柱長(zhǎng)度及圓柱體部分的長(zhǎng)度 尾柱長(zhǎng)度 L1 L1=λ /4= （ mm） 圓柱體部分的長(zhǎng)度 L2 L2= ? /4K= 51304 2 2 0 1 0 0 0X XX? ? = （ mm） 取整 L2=32（ mm） ④小截面部分長(zhǎng)度 因?yàn)?1 1 2ta n 3 c o t 2 .22RRkl kl kl R???=cot4? +4? x（ 225 — 1） = 則 kl3= 所以 L3= 513020xx0 =（ mm） 取整 L3= 35(mm) ⑤振幅放大系數(shù) 振幅放大系數(shù) M M= 1 sin cos 3R klR kl = 22 sin / ? =20 即根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)加工出如圖示的變幅桿。 結(jié)構(gòu)參數(shù) 根據(jù)變幅桿的基本知識(shí)及 實(shí)際的應(yīng)用。 圖 212 三段復(fù)合變幅桿 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 14 頁(yè)共 45 頁(yè) 14 3 小型超聲波鉆床設(shè)計(jì) 根據(jù)以上敘述的超聲波加工原理，可以設(shè)計(jì)出一臺(tái)簡(jiǎn)單的超聲波鉆床，并且通過(guò)與普通鉆床其性能進(jìn)行對(duì)比，探討總結(jié)出超聲波鉆床的工性能。單一變截面桿如圖 211 所示。其中縱向振動(dòng)變幅桿可分為簡(jiǎn)單形、復(fù)合形。 ② 壓電換能器的結(jié)構(gòu)形式 超聲加工處理設(shè)備中常用的壓電換能器結(jié)構(gòu)形式有：薄長(zhǎng)片形換能 器、圓環(huán)形換能器、薄圓片形換能器和夾心式換能器。 (2)壓電換能器 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 11 頁(yè)共 45 頁(yè) 11 ① 壓電換能器的工作原理 壓電換能器是利用壓電材料在電場(chǎng)作用下產(chǎn)生形變的特性，即壓電晶體的逆壓電效應(yīng)而制成的，如圖 29 所示，將壓電材料做成片狀，上下兩面涂上銀層作為電極，并進(jìn)行極化處理，在該壓電片兩極間加上電場(chǎng)。 圖 27窗式磁致伸縮換能器 這種換能器的特點(diǎn)是從兩端面輻射超聲波。 超聲波換能器 超聲換能器是超聲振動(dòng)系統(tǒng)的核心部件。電路圖如下圖 23 所示。 超聲波加工系統(tǒng)組成 超聲波加工系統(tǒng)一般主要由超聲波發(fā)生器、換能器、變幅桿、以及一些輔助裝置組成。無(wú)數(shù)磨料顆粒連續(xù)不斷的沖擊，可使加工工件的表面破碎和去除。材料加工中的許多課題需要我們共同去探討。美國(guó)、英國(guó)、德國(guó)和新加波等國(guó)的大學(xué)以及國(guó)內(nèi)的北京航空航天大學(xué)和上海交通大學(xué) 已開(kāi)始這方面的研究工作。為了更好地發(fā)揮刀具的效能，除了選用合適的刀具 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 4 頁(yè)共 45 頁(yè) 4 幾何參數(shù)外，在振動(dòng)切削中，人們將更多的注意力轉(zhuǎn)為對(duì)刀具材料的開(kāi)發(fā)與研究上，其中天然金剛石、人造金剛石和超細(xì)晶粒的硬質(zhì)合金材料的研究和應(yīng)用為主要方向。研究指出，研磨軌跡的增長(zhǎng)和超聲振動(dòng)脈沖力的作用是提高研磨效率的根本原因。 山東大學(xué)還利用超聲加工技術(shù)對(duì)大理石的孔加工進(jìn)行了研究，并與陶瓷材料進(jìn)行了對(duì)比研究。通過(guò)模擬陶瓷材料超聲加工的力學(xué)特性對(duì)材料去除機(jī)制進(jìn)行分析，研究發(fā)現(xiàn)，低沖擊力會(huì)引起陶瓷材料結(jié) 構(gòu)的變化和晶粒的錯(cuò)位，而高沖擊力會(huì)導(dǎo)致中心裂紋和凹痕。實(shí)驗(yàn)研究表明，應(yīng)用該裝置可以在 Ti合金上加工出 φ mm、且深徑比 15 的深小孔。該裝置有效地解決了具有導(dǎo)電層和非導(dǎo)電層零件孔的加工問(wèn)題。例如，切削液很難進(jìn)入切削區(qū)，造成切削溫度高；刀刃磨損快，產(chǎn)生積屑瘤，使排屑困難，切削力增大等。 隨著傳統(tǒng)加工技術(shù)和高新技術(shù)的發(fā)展，超聲波振切削加工技術(shù)應(yīng)用日益 廣泛。 評(píng)閱者 (簽字 )： 年 月 日 答辯委員會(huì)（小組）評(píng)語(yǔ)： 能準(zhǔn)確介紹超聲波加工的工作原理，對(duì)超聲波鉆床機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的介紹思路清晰，對(duì)超聲波鉆床的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與強(qiáng)度分析計(jì)算原理運(yùn)用準(zhǔn)確，設(shè)計(jì)效果良好。 南 京 理 工 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) (論文 ) 作 者 : 學(xué) 號(hào)： 教學(xué)點(diǎn) : 蘇州市職業(yè)大學(xué) 專(zhuān) 業(yè) : 機(jī)電一體化 題 目 : 小型超聲波鉆床設(shè)計(jì) 南 京 理 工 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評(píng)語(yǔ) 學(xué)生姓名： 王昌健 班級(jí)、學(xué)號(hào) ： 054908221015 題 目： 小 型 超 聲 波 鉆 床 設(shè) 計(jì) 綜合成績(jī)： 指導(dǎo)者評(píng)語(yǔ)： 該生很好地完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)規(guī)定的工作，介紹了超聲波的工作原理、河特點(diǎn)。 指導(dǎo)者 (簽字 )： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評(píng)語(yǔ) 評(píng)閱者評(píng)語(yǔ)： 對(duì)超聲波加工的工作原理掌握透徹、超聲波鉆床的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案合理、結(jié)構(gòu)尺寸分析計(jì)算準(zhǔn)確，論文說(shuō)明書(shū)、開(kāi)題報(bào)告等文本內(nèi)容寫(xiě)作規(guī)范，圖紙表達(dá)基本符合工程圖紙要求，整體來(lái)說(shuō)符合畢業(yè)設(shè)計(jì)相關(guān)要求。 展望未來(lái)，超聲加工技術(shù)的發(fā)展前景是美好的。特別是對(duì)難加工材料的深孔鉆削來(lái)說(shuō)，會(huì)出現(xiàn)很多問(wèn)題。整個(gè)加工過(guò)程分兩個(gè)階段進(jìn)行： 首先用超聲振動(dòng)將非導(dǎo)電層去除掉，當(dāng)傳感器感知金屬層出現(xiàn)時(shí)，即改用電加工或電火花與超聲復(fù)合的方法進(jìn)行加工。該工藝將超聲振動(dòng)引入 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 2 頁(yè)共 45 頁(yè) 2 到精密電火花加工中，通過(guò)研究超聲振動(dòng)對(duì)電火花精加工過(guò)程的影響，開(kāi)發(fā)出了一種將超聲和電火花結(jié)合在一起的新型 4 軸電火花加工裝置。 美國(guó)內(nèi)布拉斯加大學(xué)和內(nèi)華達(dá)大學(xué)對(duì) Al2O3 陶瓷材料微去除量精密超聲加工技術(shù)進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，該復(fù)合加工技術(shù)有效地結(jié) 合了超聲加工和放電加工的特點(diǎn)，能高效、高質(zhì)量地加工陶瓷材料。 北京航空航天大學(xué)和哈爾濱工業(yè)大學(xué)將超聲振動(dòng)引入普通聚晶金剛石 (PCD)的研磨加工，顯著地提高了研磨效率，并在分析 PCD 材料的微觀結(jié)構(gòu)和去除機(jī)理的基礎(chǔ)上，對(duì) PCD超聲振動(dòng)研磨機(jī)理進(jìn)行了深入研究。 (1) 研制和采用新的刀 具材料 在現(xiàn)代制造業(yè)中，鈦合金、純鎢、鎳基高溫合金等難加工材料所使用的范圍越來(lái)越大，對(duì)機(jī)械零件加工質(zhì)量的要求越來(lái)越高。 (4) 超聲橢圓振動(dòng)切削的研究與推廣 超 聲波橢圓振動(dòng)切削已受到國(guó)際學(xué)術(shù)界和企業(yè)界的重視。一方面，材料加工的客觀需要推動(dòng)和促進(jìn)了超聲加工技術(shù)的發(fā)展；另一方面，超聲加工技術(shù)提供的強(qiáng)有力加工手段，又促進(jìn)了新材料的發(fā)展。由于超聲 振動(dòng)的加速度是非常大的，所以磨料顆粒的加速度（或沖擊力）也是非常大的。因此，一般多采用比較低的超聲頻率。其震蕩器的類(lèi)型有： RC 正弦波震蕩器、 LC 正弦波震蕩器、壓控震蕩器等。只有在同時(shí)進(jìn)行了阻抗變換和調(diào)諧之后， 整個(gè)系統(tǒng)才算是達(dá)到了匹配，換能器才能正常地工作。其結(jié)構(gòu) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 10 頁(yè)共 45 頁(yè) 10 形式如圖 27 所示 。 圖 28 環(huán)形磁致 伸縮換能器 這種類(lèi)型換能器的特點(diǎn)是：當(dāng)線圈中同時(shí)通過(guò)偏磁電流和交變流后，圓環(huán)受到磁致伸縮應(yīng)力的作用，沿圓周產(chǎn)生長(zhǎng)度伸縮的變化，因而產(chǎn)生徑向振動(dòng)，可以自圓環(huán)內(nèi)側(cè)面 (圖 28 a ) 或外側(cè)面 (圖 28 b )向周?chē)橘|(zhì)輻射超聲波。當(dāng)外加電場(chǎng)頻率與壓電片固有頻率相同產(chǎn)生諧振時(shí)，壓電片振動(dòng)最大，聲輻射也最強(qiáng)烈。 變幅桿可分為縱向振動(dòng)變幅桿、彎曲振動(dòng)變幅桿。變幅桿越長(zhǎng)，彎曲柔順性越大，在許多實(shí)際應(yīng)用中這是需要避免的。當(dāng)Ⅰ或Ⅲ的任一段為零，則可構(gòu)成兩段復(fù)合變幅度桿。實(shí)物如下圖 32所示： 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 15 頁(yè)共 45 頁(yè) 15 圖 32 超聲波換能器 變幅桿設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)注意事項(xiàng) （ 1）變幅桿的材料一般選用材質(zhì)均勻、材料疲勞強(qiáng)度高、易加工的結(jié)構(gòu)鋼，一般性的選用45 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)