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二维超声振动高精密车削技术研究

赵雯  
【摘要】:随着科学技术水平的日益提高,在机械加工等领域,对工件的加工精度及表面粗糙度的要求越来越高,采用磨削的加工方法可以得到很低的表面粗糙度,但是对于一些有色金属等软金属不易采用磨削的方法进行加工,解决上述难题有很多不同的方法,本文提出了一种仿研磨、珩磨轨迹二维超声振动车削代替磨削的新思路。 本文是针对江西省教育厅“光机电一体化”产学研重点项目“高速高精数控车床研发”进行的研究。论文通过查阅大量的资料,分析了传统超声振动车削的机理及传统超声振动车削的缺点,并实现了传统换能器的结构改进,使其能够产生二维振动。为了实现以车代磨的工艺要求,利用MATALB软件对二维超声振动轨迹进行研磨、珩磨运动轨迹仿真。完成了二维超声振动换能器和变幅杆的结构设计,并采用ANSYS有限元分析软件对二维超声振动换能器、变幅杆进行了动力学特性分析,得到了模态振型图及共振频率,验证了理论分析的正确性。最后还研究了换能器的电路匹配问题,并对采用锁相法和运用单片机来实现超声波发生器的频率自动跟踪技术进行了初步探讨。 本文主要内容如下: (1)广泛查阅国内外在超声加工技术研究方面的资料,准确把握超声加工技术的现状、发展趋势、关键技术以及国内急需解决的主要问题。 (2)对传统超声振动车削机理进行分析,并对传统换能器结构进行改进,使其实现二维超声振动。 (3)利用MATALB仿真软件,对二维超声振动进行研磨、珩磨运动轨迹仿真。 (4)实现二维超声振动换能器、变幅杆的结构设计,并借助于有限元软件ANSYS10.0进行换能器、变幅杆的动力学分析,验证理论分析的正确性。 (5)对超声换能器进行匹配电路分析,并对超声发生器的频率自动跟踪技术进行初步探讨。 通过本文的研究,证明了所提出的新思路是合理、可行的,这对改善工件的精度和表面粗糙度实现以车代磨有重要意义,并对二维超声振动技术的研究提供了参考依据。


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