超聲振動(dòng)鉆床的設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告(編輯修改稿)
2025-04-22 04:17 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 作為新興的特種加工技術(shù)，引起了國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者的廣泛興趣和極大關(guān)注。最早對(duì)振動(dòng)切削進(jìn)行比較系統(tǒng)的研究、可以稱為振動(dòng)切削理論與應(yīng)用技術(shù)奠基人的是日本學(xué)者隈部淳一郎。他在20世紀(jì)50～60年代發(fā)表了許多振動(dòng)切削方面的論文，系統(tǒng)地提出了振動(dòng)切削理論，并成功地實(shí)現(xiàn)了振動(dòng)車削、振動(dòng)銑削、振動(dòng)鏜削、振動(dòng)刨削、振動(dòng)磨削等。隨后美國(guó)也對(duì)振動(dòng)切削進(jìn)行研究，到20世紀(jì)70年代中葉，振動(dòng)車削、振動(dòng)鉆孔、振動(dòng)磨削、光整加工等均已達(dá)到實(shí)用階段，超聲加工在難加工材料和高精度零件的加工方面顯示了很大的優(yōu)越性，取得了一系列研究成果，并在生產(chǎn)中得到推廣應(yīng)用。 俄羅斯科學(xué)院和英國(guó)拉伯運(yùn)大學(xué)對(duì)超聲振動(dòng)切削的非線性過(guò)程進(jìn)行了深入研究，利用流變模型對(duì)超聲振動(dòng)切削實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了理論解釋。通過(guò)對(duì)超聲切削的動(dòng)力學(xué)研究，得到了振動(dòng)工具的非線性振幅特性曲線，并討論了超聲振動(dòng)切削的優(yōu)越性及其應(yīng)用領(lǐng)域。 日本工業(yè)大學(xué)提出了采用稍低頻率(3 000～5 000 Hz)的振動(dòng)切削方法，并用于切削纖維型材料(如金屬短纖維)。另外，美國(guó)、英國(guó)、德國(guó)和新加坡等國(guó)的大學(xué)以及日本企業(yè)界如日立、多賀和Towa公司等還進(jìn)行了超聲橢圓振動(dòng)切削的研究。 我國(guó)對(duì)振動(dòng)切削的研究起步稍晚。自廣西大學(xué)、南京電影機(jī)械廠和南京刃具廠聯(lián)合開(kāi)發(fā)了我國(guó)第一臺(tái)“CZQ—250A型超聲波振動(dòng)切削系統(tǒng)”之后，許多大專院校、科研院所和工廠都開(kāi)展了對(duì)振動(dòng)切削的研究，取得了很多重要成果。研究?jī)?nèi)容從振動(dòng)切削實(shí)驗(yàn)到實(shí)際工藝應(yīng)用，從振動(dòng)切削實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)到對(duì)振動(dòng)切削機(jī)理，范圍較廣泛，內(nèi)容較深入。 山東大學(xué)對(duì)工程陶瓷的超聲振動(dòng)鉆削加工進(jìn)行了深入的研究，探討了超聲振動(dòng)鉆削中各項(xiàng)工藝參數(shù)對(duì)加工效果的影響，并從理論上分析了超聲振動(dòng)鉆削時(shí)的材料去除機(jī)理。 東南大學(xué)在研究超聲振動(dòng)切削的刀具振動(dòng)規(guī)律時(shí)得出：刀具與切削的分離作用是振動(dòng)切削最根本的特點(diǎn)，正是這一特點(diǎn)才使得刀尖每次能以極大的加速度沖擊工件進(jìn)行切割。 上海交通大學(xué)對(duì)超聲橢圓振動(dòng)切削技術(shù)進(jìn)行了研究，闡述了超聲波橢圓振動(dòng)切削原理和刀具橢圓振動(dòng)系統(tǒng)，分析了超聲波橢圓振動(dòng)切削運(yùn)動(dòng)特性，介紹了超聲波橢圓振動(dòng)切削的實(shí)際切削效果。 兵器工業(yè)五二研究所進(jìn)行了超聲振動(dòng)車削與普通車削、磨削加工陶瓷材料的對(duì)比試驗(yàn)研究。研究結(jié)果表明，振動(dòng)車削可明顯地提高陶瓷加工表面的質(zhì)量，有效地消除普通車削、磨削中形成的表面微裂紋，因此是陶瓷精密加工的一種新方法。 長(zhǎng)春汽車工業(yè)高等專科學(xué)校采用超聲振動(dòng)切削方法對(duì)一汽變速箱廠生產(chǎn)的一直齒齒輪的滾齒加工進(jìn)行了工藝實(shí)驗(yàn)，通過(guò)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)各種工藝參數(shù)實(shí)驗(yàn)及小批量試生產(chǎn)，收到了令人滿意的效果，具有較好的發(fā)展前景。 北京裝甲兵技術(shù)學(xué)院提出了一種超聲微振車削的新工藝。其特點(diǎn)是功率小(50 W)、振幅小(2～5μm)，同樣可獲得一般振動(dòng)車削的效果。 超聲復(fù)合加工 將超聲加工與其他加工工藝組合起來(lái)的加工模式，稱為超聲復(fù)合加工。超聲復(fù)合加工，強(qiáng)化了原加工過(guò)程，使加工的速度明顯提高，加工質(zhì)量也得到不同程度的改善，實(shí)現(xiàn)了低耗高效的目標(biāo)。羅馬尼亞的學(xué)者對(duì)工具電極在振動(dòng)力作用下的電火花加工進(jìn)行了研究，建立了電極在外力振動(dòng)情形下的數(shù)學(xué)模型，該外力來(lái)源于放電區(qū)的氣化和空化作用所形成的放電間隙中壓力波的變動(dòng)，通過(guò)這種振動(dòng)提高了材料的去除率及加工過(guò)程的穩(wěn)定性。該研究直接預(yù)示超聲電火花復(fù)合加工必將改善EDM的加工性能。 日本的研究人員研究了壓電高頻響應(yīng)驅(qū)動(dòng)器對(duì)電火花加工速度的影響，～。 法國(guó)的研究人員系統(tǒng)地研究了超聲振動(dòng)對(duì)電火花加工性能的影響。結(jié)果表明，超聲振動(dòng)提高了加工速度,粗加工提高10%，精加工提高400%，并使加工過(guò)程穩(wěn)定，特別是精加工時(shí)尤為突出，可使穩(wěn)定加工的面積增大。電極的超聲振動(dòng)能改善加工過(guò)程的主要原因是：① 電極表面的高頻振動(dòng)加速了工作液的循環(huán)，使間隙充分消電離；② 間隙間很大的壓力變化導(dǎo)致更有效的放電，這樣就能從弧坑中去除更多融化的金屬，使熱影響層減小，熱殘余應(yīng)力降低，微裂紋減小。 北京市電加工研究所于1985年起就開(kāi)始對(duì)聚晶金剛石等超硬材料的研磨、拋光進(jìn)行研究。于1987年研究成功了超硬材料超聲電火花復(fù)合拋光技術(shù)。這項(xiàng)發(fā)明技術(shù)是世界上首次提出并實(shí)現(xiàn)采用超聲頻調(diào)制電火花與超聲波復(fù)合的研磨、拋光加工技術(shù)。與純超聲波研磨、拋光相比，效率提高5倍以上，并節(jié)約了大量的金剛石磨料。 山東大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院對(duì)超聲頻間隙脈沖放電技術(shù)進(jìn)行了研究，并對(duì)工程陶瓷進(jìn)行了加工實(shí)驗(yàn)，分析了該技術(shù)放電特性和加工特性。結(jié)果表明，超聲頻間隙脈沖放電加工的加工效率高于普通電火花加工的效率，而其加工表面粗糙度和加工形狀精度接近于普通電火花加工。 南京航空航天大學(xué)進(jìn)行了工件激振式超聲復(fù)合電火花微細(xì)孔加工的研究，它跟以往的超聲電火花復(fù)合加工的不同之處在于，通過(guò)工件的微幅激振改善微細(xì)電火花加工工作液的循環(huán)，進(jìn)而提高微細(xì)電火花加工的脈沖利用率和微細(xì)孔加工的深徑比。研究結(jié)果表明，工件越薄，排屑越有利，加工速度提高的越快。研究者認(rèn)為，這主要由于工件激勵(lì)后加工間隙內(nèi)工作液中壓力波劇變的沖擊和擾動(dòng)作用，有助于改善電火花微細(xì)加工的排屑條件，提高放電脈沖的利用率，使加工速度及微細(xì)孔電火花加工的深徑比得到提高。南京航空航天大學(xué)對(duì)硬脆金屬材料的超聲電解復(fù)合加工工藝進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)果表明，該復(fù)合加工方法使加工速度、精度及表面質(zhì)量較單一加工工藝有顯著改善。 3 超聲加工技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)和未來(lái)展望 超聲振動(dòng)切削技術(shù) 隨著傳統(tǒng)加工技術(shù)和高新技術(shù)的發(fā)展，超聲振動(dòng)切削技術(shù)的應(yīng)用日益廣泛，振動(dòng)切削研究日趨深入，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。(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。為了更好地發(fā)揮刀具的效能，除了選用合適的刀具幾何參數(shù)外，在振動(dòng)切削中，人們將更多的注意力轉(zhuǎn)為對(duì)
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