【正文】 構(gòu)鋼； （ 2）大圓錐體端部與超聲換能器配合，度表面的粗糙度有較高的要求，一般性的選 （ 3）變幅桿的小端圓柱半徑 R2 大小直接影響放大倍數(shù)，故 R2 不易取太大； （ 4）變幅桿的聯(lián)接采用細(xì)牙螺紋，以免振動過程中松脫。介質(zhì)彈性模量：E= N/ m2 ，ρ = /cm3。 ⑥繪制加工零件圖 ⑦床身設(shè)計 組合圖 簡要說明 鉆床床身設(shè)計組合示意圖如下 37 所示，底盤上開有兩軸承孔，作用是支承絲杠以便轉(zhuǎn)動，做成臺階形式是為裝軸承后保持其強度，另外減少材料；支撐桿上尾部帶有螺紋與底盤螺紋孔配合，固定效果良好，桿上部分做成臺階是以便后面設(shè)計擺桿，螺紋孔將再后續(xù)設(shè)計一鎖緊螺釘，以便擺桿的定位。 ⑦擺動伸縮桿設(shè)計 組合圖 簡要說明 擺動擺動伸縮桿與床身的組合圖如下，擺動伸縮桿其優(yōu)點方便了前后的自由伸縮，左右的自由擺動，且可以有效鎖緊，個自由度可有效實現(xiàn)，同時它的加工方式簡單方便。 ⑦擺動伸縮桿設(shè)計 組合圖 簡要說明 設(shè)計組合圖如下，絲桿可帶動工作臺上下移動，運動實行方式。 ⑤選擇加工方式及熱處理 工件夾緊機構(gòu)可用數(shù)控加工中心銑削得到，加工好后進(jìn)行淬火處理增加其耐磨性。 ⑥繪制加工零件圖 ⑦ 超聲鉆固定套設(shè)計組合圖 簡要說明 超聲鉆固定套與擺動伸縮桿采用螺紋連接，中間掏空可將超聲鉆放入其中，并用螺紋固定好。相反，硬度和脆性不是很大的韌性材料，因其具有緩沖作用而難于進(jìn)行磨料沖擊超聲加工，因此在選擇工具材料時，既要考慮能撞擊磨粒，又能保證工具自身不受到很大破壞，在超聲加工中常用 45鋼作為工具材料，以減少工具的相對損耗，并且價格低廉。 ⑶工件材料的性質(zhì)及磨料懸浮工作液對加工效率的影響 被加工材料越脆，則承受沖擊載荷的能力越低，也就越容易被去除，相反，如果是韌性好的材料則不易被加工。因此要想達(dá)到某種等級的加工精度和表面粗糙度，并且還要保持較高的加工速度，選擇磨料粒度的粗細(xì)是至關(guān)重 要的。（當(dāng)然能加一些其它的冷卻液是更好不過了）攪拌均勻后留備用。（加工卡死時不計時） （ 5）清理現(xiàn)場 加工完備后，切斷超聲波發(fā)生器電源開關(guān)以及示波器電源開關(guān)。磨損出現(xiàn)后負(fù)載就加不上去波形業(yè)隨之改變，如能加工則加工電流則過大會引起鉆的發(fā)熱若時 間過長則會將鉆燒毀。隨著他們的增大而嚴(yán)重。同時，懸浮工作液受端面的超聲振動作用而產(chǎn)生液壓沖擊和空化現(xiàn)象，在工件表面形成液體空腔，在閉合式引起的極強的液壓沖擊破壞工件表面。 改進(jìn)措施： 可檢測加工靜壓力的大小，以最佳加工靜壓力控制進(jìn)給速度的大小，則能大大提高鉆孔的效率。 ⑤打孔速度低 這是磨料的粗細(xì)有關(guān)或磨料的剛度太低。老 師在我的設(shè)計過程中提供了很多的重要參考意見，當(dāng)我設(shè)計遇到困難時，他們必定會及時地給予指導(dǎo) ，幫助我解決設(shè)計中存在的問題，另外以及關(guān)心我的同學(xué)，是他們的幫助，我的畢業(yè)設(shè)計才能夠順利進(jìn)行?！稒C械設(shè)計手冊 單行本 機械振動 /機架設(shè)計》 ?！斗謱用劫|(zhì)中聲波傳輸規(guī)律的研究壓電與聲光》 。北京化學(xué)工業(yè)出版社 ?！冻暡姍C原理與設(shè)計》 [3] 趙淳生 。 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 36 頁共 45 頁 36 結(jié)論 實驗總的來說，超聲波加工確實加工平穩(wěn)、無噪聲，加工時間要比普通鉆床加工時間短（一般指脆硬性材料）且加工不易產(chǎn)生斷裂的現(xiàn)象，加工效果要比普通鉆床好的多。 ②電流表指示大于 200 毫安 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 35 頁共 45 頁 35 解決方法同上，也可能是工具未上緊，鋼針振裂。如果要求加工精度較高時，采用硬質(zhì)合金或淬火鋼角好，必要時可采用金剛石面鍍覆工具。在開始和將要結(jié)束時，適當(dāng)減小進(jìn)給速度，以超聲波自由磨粒沖擊為主進(jìn)行加工。加工效率與材料也有關(guān)脆性越大加工效率越高。 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 32 頁共 45 頁 32 圖 43 超聲鉆加工孔效果圖 實驗數(shù)據(jù)分析 （ 1）實驗數(shù)據(jù) 第一次試驗數(shù)據(jù) （金剛沙磨料） 編號 名稱 時間（ min） 深度 (mm) 1 青磚 2 玻璃 5 3 大理石 4 鵝卵石 5 花崗巖 6 巖石 7 瓷磚 9 第二次試驗數(shù)據(jù)（碳化硼磨料） 編號 名稱 時間 (min) 深度 (mm) 1 青磚 2 玻璃 5 3 大理石 4 鵝卵石 5 花崗巖 6 6 巖石 7 7 瓷磚 9 （ 2）數(shù)據(jù)分析 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 33 頁共 45 頁 33 數(shù)據(jù)分析0510152025青磚 玻璃大理石 鵝卵石 花崗巖巖石 瓷磚1 2 3 4 5 6 7名稱時間時間(min)深度(mm) 圖 44 兩種磨料加工數(shù)據(jù)折線圖 上圖 34 為該實驗的折線圖，通過圖折線、數(shù)據(jù)和表面質(zhì)量的比較可以清楚的看出磨料的粗細(xì)對加工工件的表面的表面質(zhì)量有很大的影響，磨料的力度越細(xì)其表面的質(zhì)量就越高但同時加工的時間也就越長。調(diào)整超聲波振動頻率等參數(shù)，此時示波器上將顯示一波形，并聽到輕微的變幅桿振動聲，但看不出，現(xiàn)在我們需要觀察水的霧化現(xiàn)象，水霧化后說明波形正確是我們所需要得到的波形。 金剛石、碳化硼等材料的磨料沖擊超聲加工 眾所周知，金剛石是世界上已知的物體中硬度最高的，天然鉆石、人造聚晶金剛石、大顆粒人造單晶金剛石組成了金剛石家族，除了這個家族外立方蛋化硼、碳化硼等硬度較高的物質(zhì)也屬于超硬材料的范疇。此外，如果工具外形復(fù)雜則不利于磨料懸浮工作液的流動，也會影響生產(chǎn)率的提高。影響磨料沖擊超聲加工效率的因素較多，主要的有以下幾種。 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 28 頁共 45 頁 28 4 超聲波鉆實驗論證 超聲波鉆的加工原理實際上就是利用超聲振動加磨料，從而去除多余材料的一種簡單的加工方法。 ①構(gòu)思并繪制超聲鉆固定套草圖 ②初定設(shè)計結(jié)構(gòu)參數(shù)及尺寸 根據(jù)前面設(shè)計好的超聲鉆的結(jié)構(gòu)參數(shù)，設(shè)計此結(jié)構(gòu)尺寸。其設(shè)計步驟如下： ① 構(gòu)思并繪制 工件夾緊機構(gòu) 草圖 ② 初定設(shè)計結(jié)構(gòu)參數(shù)及尺寸 參考已設(shè)計好的工作臺大小，設(shè)定 工件夾緊機構(gòu)的尺寸參數(shù)，壓緊方式選擇螺紋壓緊。 ④材料的選擇 考慮其加工性良好，這里 傳動絲杠及工作臺 都選擇 45 鋼。結(jié)構(gòu)示意圖如下： 圖 38 擺動 伸縮桿設(shè)計 示意 ③在草稿上進(jìn)行簡單的強度校核 校核通過，確定床身的最終結(jié)構(gòu)尺寸。 在構(gòu)思床身中發(fā)現(xiàn)其運用到標(biāo)準(zhǔn)件有軸承，所以我們應(yīng)先選擇適當(dāng)?shù)妮S承。 圖 33 變幅桿結(jié)構(gòu)圖 對于圓錐平滑彈性體： 頻率方程如下： 1 1 2ta n 3 c o t 2 .22RRkl kl kl R??? 31 振幅放大系數(shù)為： 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 16 頁共 45 頁 16 1 sin 2.2 cos 3R klM R kl? 32 由上式可知：放大系數(shù)與 R R L L2 有關(guān)， L3 又由 L2 確定的，因此，只要知 道R R L2，那么整個變幅桿的尺寸就可以確定。 超聲波發(fā)生器的選用 由于超聲波發(fā)生器內(nèi)部電路等結(jié)構(gòu)較復(fù)雜， 由于知識有限這里進(jìn)行適當(dāng)選用即可。在 有些應(yīng)用場合需要特別高的振動速度時，也常用到長度滿足共振條件的復(fù)合形變幅桿。 （ 1）單一變幅桿 超聲變幅桿的性能主 要是由變幅桿的共振長度 L,放大系數(shù) Mp，形狀因數(shù)ψ，位移節(jié)點xo，輸入力阻抗 Zi 和彎曲勁度參數(shù)加以描述。在超聲振動系統(tǒng)工作過程中，由超聲換能器輻射面所產(chǎn)生的振動幅度較小，所以必須借助變幅桿的作用將機械振動質(zhì)點的位移量和運動速度進(jìn)行放大，并將超聲能量聚集在較小的面積上，產(chǎn)生聚能作用。極化強度的增大，使壓電片沿極化方向產(chǎn)生伸長的形變。疊片上有孔，在疊片中形成閉合磁回路，漏磁少，并有利于散熱。 (1)磁致伸縮換能器 ①磁致伸縮換能器的工作原理 磁致伸縮換能器是由磁致伸縮材料制作的鐵芯外面纏繞而成，如圖 26 所示。 ①橋式功率放大器 橋式功率放大器可分成半橋式功率放大器和全橋式功率放大器兩種形式。其模擬電路超聲波發(fā)生器組成如下圖 22所示。 另外，磨料懸浮中的超聲空化效應(yīng)對加工也有很大的作用。 超聲波加工的基本裝置如圖 21 所示。尤其是對硬脆性材料的超精密切削加工、微細(xì)部位和微細(xì)模具的超精密切削加工等方面還需要進(jìn)一步研究。在日本，超聲振動切削裝置通?？奢敵龉β?1 kW，切削深度為 ～ mm。 沈陽工業(yè)學(xué)院研究了采用電鍍金剛石工具頭對瑪瑙進(jìn)行鉆孔的可行性以及加工參數(shù)與材料去除率的關(guān)系。該系統(tǒng)解決了大理石雕刻中微小異形表面高效精加工的難題，使大理石精雕質(zhì)量和水平跨上了新臺階。研究指出，加工過程中材料產(chǎn)生微裂紋是材料去除的主要原因。 難加工材料的超加工 金 屬和非金屬硬脆材料的使用越來越廣泛，尤其是陶瓷材料，具有高硬度、耐磨損、 高 溫、化學(xué)穩(wěn)定性好、不易氧化、腐蝕等優(yōu)點。湘潭大學(xué)進(jìn)行了內(nèi)圓表面的超聲光整強化研究。 前蘇聯(lián)在 20 世紀(jì) 60 年代就生產(chǎn)出帶磨料的超聲波鉆孔機床。 關(guān)鍵詞 超聲加工 發(fā)生器 換能器 變幅桿 5 畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）外文摘要 Title Ultrasonic Machining Technology Status and Development Trend Abstract Ultrasonic machining tool is the use of ultrasonic vibration in a liquid abrasive or dry abrasive media produced in the impact of abrasive, polishing, and the resulting hydraulic impact of cavitation effects to remove the materials, or to the tool or the workpiece along a certain direction applied processing of ultrasonic vibration to vibration, or the use of ultrasonic vibration to the workpiece bination of processing methods. For decades, the rapid development of technology, ultrasonic machining, the ultrasonic vibration system, deep hole processing, wire drawing die and cavity mold polishing, ultrasonic plex processing areas have a wider range of research and application, especially in