金属外圆表面超声振动光整技术的研究

发布时间：2017-09-24 04:42

  本文关键词：金属外圆表面超声振动光整技术的研究

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【摘要】：金属外圆表面超声振动光整加工是在传统的精车、挤压、滚压等加工方式基础上,将超声波振动施加在工具上,从而使工具产生周期性振动的一种加工技术,是将传统切削、滚压、挤压技术和超声波技术相结合的一种新型加工方法。超声波发生器、换能器、变幅杆、光整刀具等部件参数是决定光整加工性能的关键因素,加工工艺参数是决定超声振动光整效果的关键指标。因此研究声振系统各部件结构设计和超声光整加工工艺参数的优化组合具有重要意义。本文重点研究了超声振动精车和滚压加工机理,并进行了较为全面的分析,对比了普通精车与振动精车,滚压与振动滚压的异同,建立了金属外圆表面超声振动光整加工的动力学模型,分析了超声振动光整加工的特点、切削刃和滚轮的运动机理,从理论上揭示了超声振动光整加工能够有效提高金属外圆表面加工精度和表面质量的原因。根据超声振动光整加工机理,分别设计了适用于本课题的声振系统和光整刀具。并在CA6140机床上,利用自制的声振系统和光整刀具,研究了主轴转速、进给量、滚压次数等工艺参数对金属外圆表面光整加工效果的影响。研究结果表明,本文所设计的超声振动光整加工系统满足实验需求。通过对比发现,附加超声振动的精车效果比未附加超声振动的精车效果好。超声振动精车时,对工件表面加工质量影响最大的因素是转速,其次是进给量和原始表面粗糙度。在转速为500~900r/min,进给量为0.054~0.12mm/r,切削深度为0.2~0.3mm范围内,最佳工艺参数组合是转速900r/min,进给量0.120mm/r,切削深度为0.25mm,此时表面粗糙度由1.495μm降低到0.230μm;研究结果还表明,附加超声振动的滚压效果优于未附加超声振动的滚压效果,超声振动滚压加工时,在滚压力为0~500N,滚压次数为1~15次范围内时,表面粗糙度都呈先减小后增大趋势,且表面粗糙度都存极小值,最优值分别为滚压力300N,滚压次数为5次。在主轴转速为500~900r/min,轴向进给量10~50mm/min范围内时,表面粗糙度随主轴转速增大而减小,随进给量增大而增大。
【关键词】：超声振动 光整加工 振动精车 振动滚压
【学位授予单位】：西安石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG66
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 主要符号表7-8
• 第一章 绪论8-14
• 1.1 课题研究背景8-9
• 1.2 课题研究目的与意义9
• 1.3 国内外研究现状9-12
• 1.4 主要研究内容12-14
• 第二章 金属外圆超声振动光整加工机理研究14-22
• 2.1 超声振动精车光整加工机理14-19
• 2.1.1 普通精车与超声振动精车异同14-15
• 2.1.2 超声振动精车光整加工机理15-17
• 2.1.3 超声振动精车特点17-19
• 2.2 超声振动滚压光整加工机理分析19-21
• 2.2.1 超声振动滚压加工机理19-20
• 2.2.2 超声振动滚压力学理论20-21
• 2.3 本章小结21-22
• 第三章 金属外圆表面超声振动光整加工装置的设计22-37
• 3.1 机床的选择和调整22
• 3.2 超声发生系统的设计22-32
• 3.2.1 超声发生器的选择22-24
• 3.2.2 超声换能器的选择24
• 3.2.3 超声变幅杆的设计24-29
• 3.2.4 超声振动光整加工刀具设计29-32
• 3.3 声振系统试振实验32-35
• 3.3.1 声振系统振幅测量32-33
• 3.3.2 声振系统频率测量33-35
• 3.4 本章小结35-37
• 第四章 超声振动精车加工对工件表面光整度的影响37-44
• 4.1 试验仪器设备及试验过程37-38
• 4.1.1 试验设备37
• 4.1.2 试验过程37-38
• 4.2 试验结果与分析38-42
• 4.2.1 正交试验结果38-40
• 4.2.2 单因素对试验指标的影响40-42
• 4.3 本章小结42-44
• 第五章 超声振动滚压加工对外圆表面粗糙度的影响44-50
• 5.1 试验仪器设备及试验方法44-45
• 5.1.1 试验仪器设备44
• 5.1.2 试验方法44-45
• 5.2 试验结果与分析45-48
• 5.2.1 滚压力对表面粗糙度的影响45-46
• 5.2.2 主轴转速与轴向进给量对表面粗糙度的影响46-48
• 5.2.3 滚压次数对表面粗糙度的影响48
• 5.3 本章小结48-50
• 第六章 总结与展望50-52
• 6.1 全文总结50-51
• 6.2 展望51-52
• 致谢52-53
• 参考文献53-55
• 攻读硕士学位期间发表的论文55-56

【参考文献】

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本文编号：909423