超声波变幅杆优化设计及加工机理试验研究.pdf全文

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太原理工大学硕士研究生学位论文 超声波变幅杆优化设计及加工机理试验研究 摘 要 超声波加工是加工玻璃、工程陶瓷、石英、翡翠等硬脆材料的有效方 法。旋转式超声波加工是在传统超声波加工的基础上发展起来的一种加工 方法，它是在工具头上电镀（或烧结）立方氮化硼（或金刚石）磨料，并 在工具作超声振动的同时附加了旋转运动，这就把立方氮化硼（或金刚石） 工具的优良切削性能和工具的超声振动结合在一起。因此，旋转式超声波 加工比传统超声波加工具有更高的加工效率和更好的表面质量，其应用范 围越来越广。 超声波加工装置主要由超声波发生器、换能器和变幅杆组成，其中变 幅杆起着放大振幅的重要作用。但是传统型变幅杆应用范围受到较多限制， 如阶梯型变幅杆放大系数较大，但是形状因数较小（一般都小于1）而圆锥 形变幅杆形状因数较大，放大系数却较小，这些都限制了加工效率的提高。 而且变幅杆的传统设计方法求解繁琐，适应性差。因此需要寻找一种新的 设计方法，满足设计性能优良变幅杆的要求。 本文以提高超声波加工效率和质量为出发点，，利用大型有限元软件 ANSYS 优化设计出了具有较大振幅比与形状因数的新型超声变幅杆。在此 基础上，对传统超声波加工和旋转式超声波加工在理论与实验方面进行了 分析研究，主要研究内容有： 1. 在研究超声波加工机理的过程中，分别概括了传统超声波加工和旋 I 太原理工大学硕士研究生学位论文 转式超声波加工材料的去除机理的国内外研

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