超声无磨料内圆抛光声学系统及抛光工艺研究

摘要

在传统的超声加工中,超声振动系统一般不直接作用于工件,只作为辅助的振动系统。随着近年来超声技术基础研究和不同领域的实际应用需求,超声振动系统的工作方式、设计计算和振动方式等有了重大的进展。超声无磨料抛光作为一种特种加工技术,其能达到普通加工无法比拟的良好效果。
　　本文的主要工作是研究超声无磨料内圆抛光声学系统及塑性金属超声振动抛光工艺。研究分析了能满足实验所需的三振型弯曲振动杆设计理论,设计出了实验所需的圆锥过渡阶梯形变幅杆,建立了复合阶梯变幅杆的修正方法,研制出了超声内圆抛光装置;通过一系列内圆表面抛光试验,研究了不同的抛光参数对工件表面质量的影响规律,分析了塑性金属材料的超声振动无磨料抛光机理,并对超声加工工具头的磨损规律和机理作了分析。通过正交试验分析研究了各抛光参数对工件表面粗糙度和表面硬度影响的主次顺序,优选出最佳的抛光参数。通过工具显微镜分析了工件表面微观结构,再次分析了抛光机理。最后通过与常规挤压加工的对比分析,得出了超声无磨料抛光加工效率高,成本低加工质量好的结论。

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1 引言

1.1 课题产生的背景及意义

1.2 金属表面光整方法及进展

1.3 本课题研究现状及存在问题

1.4 本课题的主要研究内容

2 超声无磨料内圆抛光声学系统研究及装置设计

2.1 超声波发生器和换能器的选用

2.2 实验用变幅杆的设计

2.3 变幅杆的修正

2.4 实验用三振型弯曲杆的设计

2.5 弯曲振动杆的振动特性分析

2.6 超声振动抛光系统的共振频率分析

2.7 超声抛光系统的局部共振现象分析

2.8 本章小结

3 实验装置的安装和调试

3.1 前言

3.2 振动系统的固定

3.3 变幅杆与换能器的连接

3.4 抛光压力的加载

3.5 超声无磨料抛光车床选择

3.6 超声系统的调试

3.7 注意事项

3.8 本章小结

4 超声无磨料内圆抛光实验研究

4.1 引言

4.2 超声无磨料内圆抛光表面粗糙度正交试验

4.3 超声无磨料内圆抛光表面粗糙度实验结果及分析

4.4 超声无磨料内圆抛光表面硬度试验结果及分析

4.5 超声无磨料内圆抛光工件微观形貌变化分析

4.6 超声无磨料抛光与普通挤压抛光对比分析

4.7 本章小结

5 超声无磨料内圆抛光机理研究

5.1 超声抛光特点

5.2 工件表层金属的变形

5.3 超声振动抛光对抛光过程摩擦性质的改变

5.4 本章小结

6 工具头的磨损机理研究

6.1 引言

6.2 工具头的工作条件分析

6.3 工具头的磨损规律与机理

6.4 工具头的修整

6.5 本章小结

7 总结与展望

参考文献

附录

作者简历

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