【正文】 第一節(jié) 超聲振動(dòng)加工的優(yōu)點(diǎn) 超聲波振動(dòng)磨削加工是一種脈沖切削方法 .在切削過(guò)程中磨刃周期性地離開和接觸工件 ,其運(yùn)動(dòng)速度大小和方向是在不斷 變化的 .當(dāng)磨削工具的振動(dòng)頻率在 16000HZ 以上時(shí)的加工稱為超聲波加工 .超聲波加工優(yōu)點(diǎn)主要有以下幾方面 : .超聲振動(dòng)加工時(shí) ,切削速度的大小和方向產(chǎn)生周期性變化 ,這種變化改變了整個(gè)工藝系統(tǒng)的受力情況 .超聲振動(dòng)磨削是在一個(gè)很短的時(shí)間內(nèi)完成的微量切削過(guò)程 .在一個(gè)磨削循環(huán)過(guò)程中 ,磨刃在很小的位移上可獲得很大瞬時(shí)切削速度和加速度 ,在局部產(chǎn)生很高的能量 .因此被加工材料在局部微小體積內(nèi)必將發(fā)生重大變化 ,在振動(dòng)的影響下 ,摩擦系數(shù)大大下降 ,只有普通磨削的 1/10 左右 (見表 31)使超聲振動(dòng)磨削力下降到普通磨 削的 1/料下降程度更大 . 表 31 超聲振動(dòng)摩擦系數(shù) 的下降特性 工件材料 摩擦系數(shù) 鋁 超聲振動(dòng) 無(wú)振動(dòng) 黃銅 碳素鋼 2磨削低溫的效果 .振動(dòng)磨削時(shí) ,被加工材料的彈塑性變形和磨刃各接觸表面的摩擦系數(shù)大幅度下降 ,且加工中的力和熱都以脈沖形式出現(xiàn) ,使磨削熱的平均值大幅度下降 .以振幅 a=25 頻率 f=18kHZ 的超聲振動(dòng)磨削研究發(fā)現(xiàn) ,盡管磨削深度由普通深的 增加到 ,但是工件磨削溫度卻降低了 50%以上 . 與普通加工過(guò)程不同 ,振動(dòng)切削過(guò)程是一種分離形斷續(xù)切削過(guò)程 ,在磨削過(guò)程中以脈沖形式產(chǎn)生磨削力和熱均發(fā)生在極端瞬間 .在這時(shí)間內(nèi) ,一方面磨削熱來(lái)不及傳到工件內(nèi)部使之升溫 。 砂條往復(fù)速度wv 砂條圓周速度 yv hv 13 工件長(zhǎng)度越程越程 圖 25 珩磨砂條的長(zhǎng)度 ,行程及超程 超程 a根據(jù)經(jīng)驗(yàn) ,一般應(yīng)為 sl 的 1/4~1/ a的大小對(duì)孔端的尺寸影響很大 .超程越大 ,導(dǎo)致砂條在孔兩端與工件接觸面積大為減少 ,珩磨壓強(qiáng)突然 增大 ,磨去金屬也較多 ,使兩端孔口擴(kuò)大 ,形成喇叭口 . 適當(dāng)增加 sl 的長(zhǎng)度 ,可以使 xl 減短 ,從而縮短了珩磨頭的工作行程時(shí)間 .但是sl 選的過(guò)長(zhǎng) ,容易產(chǎn)生磨粒切削不均勻的現(xiàn)象 ,砂條磨損也不均勻 ,因而使孔的幾何形狀精度受影響 .砂條太長(zhǎng) ,超程 a 變小 ,這將使孔壁中部磨得過(guò)多 ,產(chǎn)生腰鼓形 。鏡面珩時(shí)選00 25~15 . 圖 24 珩磨速度和交叉角 hv — 砂條磨粒切削速度 a— 交叉角ywvvatg ?2 砂條長(zhǎng)度對(duì)加工精度和珩磨效率也有較大影響 .砂條長(zhǎng)度 sl 與被珩長(zhǎng)度有關(guān) 。鋼件余量一般為~ ,而且將使形狀精度不易保證 .其推薦值見表 24: 表 24 珩磨加工余量推薦值 工件材料 加工雜量 單件生產(chǎn)／mm 成批生產(chǎn)／mm 特殊情況／mm 鑄鐵 ～ ～ 鋼 未淬硬 ～ ～ ～ 淬硬 ～ ～ 硬 鉻 ～ ～ —— 粉末冶金 ～ ～ 輕 金屬 ～ ～ 12 wyv v和 是兩個(gè)重要的珩磨工藝參數(shù) . wv 較大時(shí) ,砂條的自礪作用好 ,珩磨效率高 .但若將 wv 提的太高 ,則會(huì)使砂條磨損加劇 ,而珩磨效率反而下降 .對(duì)于 yv 也是一樣 ,一般提高 yv 可使生產(chǎn)效率提高 .但 yv 提的過(guò)高時(shí) ,將產(chǎn)生大量的切削熱 ,磨粒切削刃會(huì)變鈍 ,而且切屑增多亦引起排屑困難 ,砂條易被堵塞 ,砂條磨耗加劇 ,珩磨效率急劇下降 . 如圖 24 所示 :a 角與珩磨表面粗糙度 ,珩磨效率有密切關(guān)系 ,a 角為 oo 60~30時(shí)珩磨效率最高 .一般 ,a 值在粗珩時(shí) ,選 00 60~40 。 表 21 珩磨油石截面尺寸及數(shù)量 珩磨孔徑／ mm 油石數(shù)量 / 條 普通油石截面 B H 金剛石油石截面 B H 5～ 10 l～ 2 L0～ 13 2 2 2 13～ 16 3 3 3 16～ 24 3 4 3 3 3 24～ 37 4 6 4 4 4 37～ 46 3～ 4 8 6 4 4 46～ 75 4～ 6 8 8 5 6 75～ I10 6～ 8 10 8， 12 10 5 6 110～ 180 6～ 8 12 10， 14 12 6 6 180～ 310 8～ 10 16 13， 20 20 300 10 20 20， 25 25 (3)油石數(shù)量在不影響珩磨頭剛性的前提下，盡可能采用多條油石，并適當(dāng)減少油石寬度，若能保持油石總寬度占孔周長(zhǎng)的 ～ 倍，就可獲得較高的珩磨效率，還可減少孔的變形量。使用金剛石或立方氮化硼油石，其寬度一般為普通油石的l/2～ 1/3。珩磨軟材料可選寬油石，珩磨硬材料需選窄油石，珩磨鋼件比珩磨鑄鐵油石寬度要窄一些。油石長(zhǎng)度 L 根據(jù)珩磨頭的長(zhǎng)度和孔徑選取。它的斷面尺寸為矩形，珩磨大直徑的孔時(shí)，為了延長(zhǎng)油石壽命，也可采用斷面為方形的油石 。 3．壓制式 圖 23(c)是用塑料熱模壓制成型。膠合牢固可靠。 1．機(jī)械夾固式 圖 23(a)是用螺釘或其他機(jī)械夾緊方式連接，切削力負(fù)荷集中在夾緊螺釘上，易引起珩磨油石破裂，結(jié)構(gòu)不緊湊，但更換珩磨條方便。 由于大學(xué)教給我們的是一個(gè)學(xué)習(xí)方法 ,一個(gè)如何做人的生活哲理 .它不可能也不能夠把我們以后踏入社會(huì)中所遇到的問(wèn)題全部提煉出來(lái)給我們答案 ,而只能給我們一個(gè)普遍的答案 ,即 :一個(gè)學(xué)習(xí)方法 ,我們學(xué)會(huì)了這種學(xué)習(xí)方法 ,在走上社會(huì)以后就可以利用它來(lái)解決我們所遇到的問(wèn)題 .為此 ,此次畢業(yè)設(shè)計(jì) ,指導(dǎo)老師并未就我大學(xué)所學(xué)課程的某一部分進(jìn)行課題布置 ,而是布置一個(gè)我們接觸比較少的超聲方面的課題 ,其旨在于考查我對(duì)學(xué)習(xí)方法的掌握 .經(jīng)過(guò)指導(dǎo)老師指導(dǎo) ,我通過(guò)實(shí)際實(shí)習(xí) ,先對(duì)普通珩磨進(jìn)行了解 ,然后再通過(guò)查閱資料的方法 ,最終完成了此次課題 . 由于我對(duì)超聲方面了解比較少 ,對(duì)所學(xué)知識(shí)掌握程度的限制 ,此次設(shè)計(jì)難免有不當(dāng)之處 ,懇請(qǐng) 各位老師給予批評(píng)指正，我將虛心接受并牢牢銘記，我也真誠(chéng)祝愿各位老師今后工作順利，身體健康，取得更大的成績(jī)！ 7 二章 普通珩磨 第一節(jié) 珩磨 珩磨是一種在大批量和成批生產(chǎn)中 應(yīng)用極為普遍的 ,孔的精加工方法 ,其工作原理見圖 21: 圖 2 1 由圖可見 ,珩磨頭上的珩磨砂條有三個(gè)運(yùn)動(dòng) ,即旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)和垂直加工表面的徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng) .前兩種運(yùn)動(dòng)是珩磨砂條的主運(yùn)動(dòng) ,這兩個(gè)運(yùn)動(dòng)的合成使加工表面 上的磨粒切削軌跡呈交叉而不相重復(fù)的網(wǎng)紋 .由于切削方向經(jīng)常連續(xù)變化 ,故能較長(zhǎng)期的保持磨粒鋒利和較高的磨削效率 ,徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)就是砂條在壓力作用下 ,隨著金屬層的被切除而 作的徑向運(yùn)動(dòng) ,壓力愈大 ,切削量愈大 ,徑向進(jìn)給量也愈大 . 第二節(jié) 珩磨機(jī)理 ,表面質(zhì)量和加工精度 珩磨過(guò)程中 ,金屬的切除與磨削過(guò)程很相似 ,也有切削擠壓和刮擦等過(guò) 程 .其金屬切除率取決于加在砂條上的壓力的大小和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度的大小 .與普通磨削相比 ,珩磨時(shí)磨具的壓強(qiáng)很低 ,因而每顆磨粒上的負(fù)荷很小 ,加工表面的變形層很薄 .此外 ,因?yàn)殓衲l的速度很低 ,僅及砂輪速度的幾十分之一 ,故珩磨功率很低 .在珩磨過(guò)程中為了使脫落的磨粒及時(shí)沖走 ,而施加大量切削油 ,這些切削油還能使工件表面得到充分冷卻 ,故工件表面?zhèn)魅氲臒崃亢苌?,不易燒傷 .由于 8 砂條上壓強(qiáng)低 ,磨粒切深小 ,加之磨粒粒度較細(xì) ,故表面粗糙度很低 ,總之 ,很易得到較高的表面質(zhì)量 . 為了使砂條能與孔表面均勻接觸 ,以保證切去小而均勻的余 量 ,珩磨頭相對(duì)于安裝工件的夾具是浮動(dòng)的 ,工件與珩磨機(jī)床主軸可不需嚴(yán)格同軸 ,因此 ,珩磨床的主軸精度就不要求很高 .正因?yàn)殓衲ヮ^是浮動(dòng)的 ,故珩磨加工不能修正相對(duì)位置誤差 ,因此 ,在珩磨前的孔的精加工工序中必須保證其位置精度 . 珩磨過(guò)程中由于上工序所得的加工表面還遺留有一定的幾何形狀誤差 ,其表面高出部分總是與砂條先接觸 ,而且該處壓強(qiáng)較大 ,故這些高出部分很快被磨去 ,直至修正到砂條與工件表面完全接觸 .故珩磨能對(duì) 前道 工序 所 產(chǎn)生的形狀誤差 ,如不圓度 ,錐度 ,孔的彎曲度和表面波度等有一定程度的修正 . 第三節(jié) 珩磨頭結(jié)構(gòu) 一 . 如圖 22 所示是一個(gè)典型的珩磨頭結(jié)構(gòu) : 圖 22 珩磨頭 這類珩磨頭有 4～ 8 根砂條 ,由圖可見 ,每根砂條用粘結(jié)劑粘在砂條座上 ,座 9 的背部由 4～ 8 塊滑塊支持 ,滑塊支持在錐體上 ,砂條座的兩邊箍以彈簧 ,使砂條座和砂條始終靠在滑塊上 .錐體上下移動(dòng) 能使滑塊 ,砂條座和砂條張開或合攏 .為了保持珩磨頭在珩孔時(shí)的穩(wěn)定性 ,兩根砂條間置有一塊導(dǎo)向塊 ,導(dǎo)向塊固定在珩磨頭本體上 .珩磨機(jī)主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和往復(fù)運(yùn)動(dòng)是通過(guò)球鉸軸和上下端萬(wàn) 向接頭傳給珩磨頭本體的 .上端萬(wàn)向接頭體由掛銷與珩磨機(jī)的主軸套筒相連 .機(jī)床主軸的旋轉(zhuǎn)和往復(fù)運(yùn)動(dòng)由掛銷 ,球鉸軸等傳給珩磨頭本體 .球鉸軸中間是空的 ,裝有一推拉桿 ,推拉桿移動(dòng)改變了錐體位置 ,即改變了砂條在珩磨頭本體中位置 .調(diào)節(jié)調(diào)整套可達(dá)到調(diào)節(jié)珩磨尺寸目的 .由于砂條與珩磨頭本體無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng) ,故珩磨壓力在下次珩磨時(shí)仍保持不變 . 二 .珩磨油石的連接方式 小孔珩磨頭所用的油石一般不需連接，可與珩磨桿徑向的孔配合，由錐芯推動(dòng)擴(kuò)張、收縮。 (6)它通過(guò)要求我們掌握細(xì)致的數(shù)據(jù)、準(zhǔn)確的制圖，培養(yǎng)了我們收集、整理、分析及運(yùn)用資料的能力，提高我們獨(dú)立工作的能力。 (3)收集加工各種信息的能力，獲取知識(shí)的能力； (4)創(chuàng)新意識(shí)和嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)作風(fēng)。另外，畢業(yè)設(shè)計(jì)還可以培養(yǎng)獨(dú)立思考，開發(fā)思維和協(xié)調(diào)工作的能力，這對(duì)我參加工作后能否盡快地適應(yīng)社會(huì)有很大的幫助。通過(guò)此次設(shè)計(jì) ,既可以檢驗(yàn)出我們所學(xué)知識(shí)的牢固性與靈 活性 ,又可以挖掘出我們的個(gè)人喜好 ,為我們以后的社會(huì)生活之路指明一個(gè)方向。 珩磨 裝置 作為 珩磨機(jī)的核心部分 , 起著不可替代的作用 ,其設(shè)計(jì)也是珩磨設(shè)計(jì)的重點(diǎn) ,因此珩磨裝置的設(shè)計(jì)創(chuàng)新具有重要的意義 . 關(guān)鍵詞： 珩磨頭 變幅桿 彎曲振動(dòng)圓盤 4 Abstrct A mechanical system is a synergistic collection of machine elements,and designing a mechanical system is the final goal in studying machine design . This paper starts with the analyses of tasks and objectives in designing a menchanical system , followed by its position,selection and patibility of menchanical units , and the main considerations in designing a system . The purpose of this paper is to help the undergraduates to learn skills of diversified design, creative design and systematic design . This design is honing machine aircraft design, including its headstock、 honing head, principal axis of the design. Honing is a slow grinding, mechanical manufacturing processes monly used tanks Kongguang the processing means In the first paper machine to honing machinedone briefly, then honing machineaircraft ponents to the position and size calculation accuracy. The design represents the general design processhoning machine plane Honing machine tools as plex production tools, the most fundamental thing is machining and structural layout of the mainframe, and new techniques, new material