旋轉(zhuǎn)超聲輔助電加工是一種將旋轉(zhuǎn)運動、超聲電解/放電相復(fù)合的新型加工方法,超聲效應(yīng)與機械切削、電解及放電有機復(fù)合,對各種難加工材料進(jìn)行異形面的精微高效加工。進(jìn)行旋轉(zhuǎn)超聲振動系統(tǒng)特性分析、加工系統(tǒng)設(shè)計及試驗。本文提出旋轉(zhuǎn)超聲輔助電加工振動裝置設(shè)計構(gòu)思。依據(jù)超聲振動理論和機電等效理論,分析、比較壓電陶瓷材料性能和應(yīng)用條件,設(shè)計壓電換能器、指數(shù)型和階梯型變幅桿以及工具頭電極。建立ANSYS壓電換能器分析模型,分析換能器的前端面輸出振幅,對端面進(jìn)行動力學(xué)分析,并與理論計算值比較,驗證可行性;對超聲振動系統(tǒng)整體進(jìn)行動力學(xué)分析,對帶工具頭的超聲振動系統(tǒng)進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)分析、優(yōu)化,根據(jù)優(yōu)化結(jié)果,改進(jìn)旋轉(zhuǎn)超聲振動裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計。設(shè)計并完善旋轉(zhuǎn)超聲輔助電加工系統(tǒng),進(jìn)行旋轉(zhuǎn)超聲主軸設(shè)計,采用變頻器、交流電機進(jìn)行主軸旋轉(zhuǎn)速度控制,采用交流伺服電機進(jìn)行主軸運動及位置調(diào)節(jié),在PLC上進(jìn)行控制步進(jìn)電機程序的編寫并仿真,平面內(nèi)X、Y進(jìn)給運動用PLC控制步進(jìn)電機實現(xiàn),設(shè)計磁懸浮工作臺和電加工單元,為試驗建立基礎(chǔ)。選用多種典型材料（硬質(zhì)合金,壓電陶瓷,高速鋼）,分別進(jìn)行了單一超聲、超聲電火花和超聲電解比較,磨削和旋轉(zhuǎn)超聲磨削... 

【文章來源】：揚州大學(xué)江蘇省

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－２超聲加工微孔?

?揚州大學(xué)碩士學(xué)位論文???學(xué)澤隆久等Ｗ人在線加工出微細(xì)工具頭，將其應(yīng)用到超聲加工機床上且在石英玻璃上加??工出了直徑為的微孔，到了?１９９８年更是將其精度提高到了帕ｐｍ，如圖１－２所示。??美國Ｂｒａｎｓｏｎ聲能公司［６］利用工具作軸向振動的同時旋轉(zhuǎn)的復(fù)合作用，先后研制出了??ＵＭＴ－３和ＵＭＴ－５兩種超聲旋轉(zhuǎn)加工機，并且用ＵＭＴ－５成功在玻璃板上加工出了直徑??深３００ｍｍ的孔。Ｅ．Ｂｒｉｎｋｓｍｅｉｅ［７］提出了分層加工的想法，２００４年，余祖元和??ＲａｊｕｒｋａＭ等人采用分層掃描的加工方式，利用獨立開發(fā)的微細(xì)超聲振動系統(tǒng)加工出了??微細(xì)三維型腔，如圖１－３所示。??圖１－２超聲加工微孔?圖１－３微細(xì)三維型腔??１９５０年前后，我國學(xué)者也開始關(guān)注超聲加工技術(shù)，到了?１９６０年，開始了關(guān)于超聲??車削的探索研究，１０年后年，ＣＮＭ－２型超聲研磨機在上海研制成功，從２０世紀(jì)末開??始，我國在超聲加工技術(shù)上的投入不斷增加，其發(fā)展越來越快，在金剛石、陶瓷、大??理石等難加工材料領(lǐng)域有了飛速的發(fā)展，解決了一系列的關(guān)鍵性問題，效果顯著。天??津大學(xué)宋寧霞［９１利用超聲的特性，對金屬表面的摩擦磨損性能進(jìn)行了研究，采用??ＴＪＵ－ＵＭＳＮＴ－】型超聲表面納米加工裝置對４５號鋼、４０Ｃｒ鋼和鑄鋁棒材進(jìn)行加工處理，??發(fā)現(xiàn)經(jīng)超聲處理后的４５號鋼和４０Ｃｒ鋼的表面粗糙度比沒有處理之前明顯降低了許多，??表面更加光整且質(zhì)量更高，耐磨性更高。２００１年天津大學(xué)于思遠(yuǎn)等網(wǎng)人對工程陶瓷小??孔超聲磨削的加工機理展開了探究，使用不同參數(shù)加工，得到不同的加工效率，分析??了各種參數(shù)對加工效率的影響，２００５年，重慶大學(xué)周憶和梁德沛對在超

?第１章緒論???小孔和Ｚｒ０２中心孔喇叭口的顯微照片。???小?３－８１９????Ｉ?ｍ??圖１－４?Ｋ９玻璃陣列微小孔?圖１－５?ＺｒＯ：中心孔喇叭口??１．２超聲復(fù)合電加工技術(shù)??１．２．１超聲復(fù)合電火花加工??２０世紀(jì)４０年代，電火花加工（Ｅｌｅｃｔｒｏｓｐａｒｋ?Ｍａｃｈｉｎｉｎｇ）開始研究，這種加工方式??在日本和歐美稱之為放電加工，由于其加工時會產(chǎn)生人眼可見到的火花，所以在我國??和前蘇聯(lián)又稱其為電火花加工，現(xiàn)在的俄羅斯稱之為電蝕加工（Ｅｌｅｃｔｒｏｅｒｏｓｉｏｎ??Ｍａｃｈｉｎｉｎｇ）。電火花放電時，在火花通道中會有大量的熱量產(chǎn)生，這種瞬時的高溫足??以讓金屬材料表面局部熔化乃至于汽化，從而蝕除多余的金屬。電火花腐蝕金屬主耍??經(jīng)歷四個階段【１７】：第一個階段是在極間介質(zhì)的電離和擊穿過程中形成放電通道；第二??個階段是介質(zhì)經(jīng)過高溫作用開始熱分解，電極幵始熔化、汽化熱膨脹；第三個階段是??電極材料被拋離；第四個階段是極間介質(zhì)的消電離。??由于電火花加工方式特殊，一般主要依靠放電來去除材料，因此這種加工方式不??受工件材料硬度限制，無機械加工宏觀的切削力，因而常用于復(fù)雜形狀的表面和特殊??零件的加工，所以其應(yīng)用場景廣泛。當(dāng)然，電火花加工也有其局限性，一般用于金屬??等導(dǎo)電材料的加工，加工速度低于傳統(tǒng)的切削加工，電極在加工時會有嚴(yán)重的損耗從??而影響加工精度。??超聲復(fù)合電火花加工是將超聲振動引進(jìn)到電火花加工的過程中，利用超聲空化和??加工時的泵吸作用，來加快工作液流動速度從而有效提高電蝕物的排出，改善工件和??電極間隙放電環(huán)境，避免電弧放屯從而提高有效脈沖的比例，減少電極磨損，改善加??工

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3362842