超聲振動(dòng)鉆床的設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開(kāi)題報(bào)告題目:超聲波振動(dòng)鉆孔機(jī)的設(shè)計(jì)學(xué)校:機(jī)械工程學(xué)院。專(zhuān)業(yè):機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化。學(xué)生:XXX學(xué)號(hào):0填寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告的要求1.開(kāi)題報(bào)告(含“文獻(xiàn)綜述”)是畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)答辯委員會(huì)審查學(xué)生答辯資格的依據(jù)材料之一。本報(bào)告應(yīng)由學(xué)生在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，在畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)前期完成，經(jīng)指導(dǎo)教師簽署意見(jiàn)和專(zhuān)業(yè)評(píng)審后生效。2.開(kāi)題報(bào)告須用黑色墨水筆工整書(shū)寫(xiě)或按本電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式打印(可從教務(wù)處網(wǎng)站下載)。禁止在其他紙張上打印后剪切粘貼。完成后要交給指導(dǎo)老師簽字。3.“文獻(xiàn)綜述”應(yīng)按論文格式書(shū)寫(xiě)，直接寫(xiě)(或印)在本開(kāi)題報(bào)告的第一欄。學(xué)生應(yīng)撰寫(xiě)至少10篇文獻(xiàn)綜述參考文獻(xiàn)(不包括詞典和手冊(cè))，其

2、中至少包括一篇外文資料；對(duì)于重要的參考文獻(xiàn)，應(yīng)附上原件，并作為附件裝訂在開(kāi)題報(bào)告的末尾。4.統(tǒng)一使用A4紙，單獨(dú)成冊(cè)裝訂，與“畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說(shuō)明書(shū)”等材料一起裝入信封。 (在文章上)開(kāi)篇報(bào)道。1.文獻(xiàn)綜述:根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)的情況，每人寫(xiě)一篇2500字以上的文獻(xiàn)綜述，列在論文末尾。提交文章摘要介紹超聲波振動(dòng)系統(tǒng)的研究進(jìn)展及應(yīng)用超聲系統(tǒng)由換能器、變幅桿和工具頭組成，是超聲設(shè)備的核心部分。在傳統(tǒng)應(yīng)用中，超聲振動(dòng)系統(tǒng)大多采用一維縱向振動(dòng)模式，工作在“全調(diào)諧”模式。但近年來(lái)，隨著超聲技術(shù)基礎(chǔ)研究的進(jìn)展和不同領(lǐng)域?qū)嶋H應(yīng)用的特殊需要，振動(dòng)系統(tǒng)的工作模式、設(shè)計(jì)計(jì)算、振動(dòng)模式及其應(yīng)用研究取得了新的進(jìn)展。日

3、本研制成功半波長(zhǎng)彎曲振動(dòng)系統(tǒng)。其刀具安裝在半波長(zhǎng)換能振動(dòng)系統(tǒng)的細(xì)端。振動(dòng)系統(tǒng)換能器的壓電陶瓷片為半圓形，上下壓電換能器(壓電振子)由兩個(gè)半圓形壓電換能器組成，具有小型化、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、剛性增強(qiáng)的特點(diǎn)。日本還開(kāi)發(fā)了一種新型的“縱彎”振動(dòng)系統(tǒng)，并成功應(yīng)用于手持式超聲復(fù)合振動(dòng)磨床。該系統(tǒng)的壓電換能器也采用半圓形壓電陶瓷片產(chǎn)生“縱彎”式復(fù)合振動(dòng)。日本金澤理工學(xué)院的研究人員開(kāi)發(fā)了一種用于加工硬脆材料的超聲波低頻振動(dòng)復(fù)合鉆孔系統(tǒng)。將金剛石中心鉆的超聲振動(dòng)與工件的低頻振動(dòng)相結(jié)合，制成組合振動(dòng)鉆削裝置。該裝置可以檢測(cè)鉆削力的變化來(lái)檢查鉆削精度和孔的表面質(zhì)量，并在不同的振動(dòng)條件下對(duì)該組合裝置進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)

4、果表明，金剛石中心鉆的超聲振動(dòng)與工件的低頻振動(dòng)相結(jié)合是加工硬脆材料的有效方法。東南大學(xué)開(kāi)發(fā)了一種新的超聲波振動(dòng)切削系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用壓電換能器，由超聲波發(fā)生器、匹配電路、級(jí)聯(lián)壓電晶體、諧振刀桿、支撐調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和刀具組成。當(dāng)發(fā)生器輸出超聲波電壓時(shí)，會(huì)使級(jí)聯(lián)晶體產(chǎn)生超聲波機(jī)械伸縮，直接驅(qū)動(dòng)諧振刀桿實(shí)現(xiàn)超聲波振動(dòng)。該裝置具有能量傳輸環(huán)節(jié)少、減少能量泄漏、機(jī)電轉(zhuǎn)換效率高達(dá)90%左右、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、易于操作的特點(diǎn)。航空技術(shù)研究所建立了一套超聲扭轉(zhuǎn)振動(dòng)鏜孔系統(tǒng)。磁致伸縮換能器用于使超聲波發(fā)生器沿扭轉(zhuǎn)變幅桿的切線方向縱向振動(dòng)，超聲波發(fā)生器在扭轉(zhuǎn)變幅桿的小端輸出沿圓周方向的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。鏜刀與扭轉(zhuǎn)喇叭之間采用莫爾

5、斯錐與螺紋連接，輸出功率小于500W，頻率16 23 kHz，具有自動(dòng)頻率跟蹤的性能。西北工業(yè)大學(xué)設(shè)計(jì)了一種超聲波振動(dòng)磨削裝置，可以在圓磨床上加工硬脆材料。該裝置由超聲波振動(dòng)系統(tǒng)、冷卻循環(huán)系統(tǒng)、研磨機(jī)連接系統(tǒng)和超聲波發(fā)生器等組成。其超聲換能器采用縱向復(fù)合換能器結(jié)構(gòu)，冷卻循環(huán)系統(tǒng)采用磨削液作為冷卻液。磨床連接系統(tǒng)由輔助支架、制動(dòng)機(jī)構(gòu)和圓磨床連桿組成。磨削裝置的工具頭的旋轉(zhuǎn)精度由圓磨床的主軸精度保證，結(jié)構(gòu)比專(zhuān)用超聲波磨床的主軸系統(tǒng)簡(jiǎn)單得多，因此成本低，適合在生產(chǎn)中應(yīng)用。另一種超聲扭振系統(tǒng)已應(yīng)用于“加工中心”超聲扭振裝置中。主要用于電火花加工后槽底的異形(如三角形、多邊形)孔和尖角的打磨拋光，以加工

6、非導(dǎo)電材料的異形孔。振動(dòng)系統(tǒng)的換能器由在圓周方向極化的八個(gè)扇形壓電陶瓷片組成，其產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。超聲波加工技術(shù)的應(yīng)用研究2.1深孔加工眾所周知，在同樣的要求和加工條件下，加工孔要比加工軸復(fù)雜得多。一般來(lái)說(shuō)，孔加工刀具的長(zhǎng)度總是大于孔的直徑，在切削力的作用下容易變形，從而影響加工質(zhì)量和效率。特別是對(duì)于難加工材料的深孔鉆削，會(huì)出現(xiàn)很多問(wèn)題。比如切削液難以進(jìn)入切削區(qū)域，導(dǎo)致切削溫度高；切削刃磨損很快，導(dǎo)致切屑堆積，使排屑困難，切削力增加。結(jié)果，加工效率和精度降低，表面粗糙度值增加，并且刀具壽命短。超聲波加工可以有效解決上述問(wèn)題。20世紀(jì)60年代，連生產(chǎn)了磨料超聲鉆削機(jī)床。在美國(guó)，刀具旋轉(zhuǎn)和軸向振動(dòng)已用

7、于孔加工，并取得了良好的效果。日本新造了一臺(tái)UMT-7三坐標(biāo)數(shù)控超聲波旋轉(zhuǎn)加工機(jī)，功率450 W，工作頻率20 kHz?？稍诓Ａ霞庸ぶ睆?.6 mm，深150 mm的深孔，圓度0.005 mm，圓柱度0.02 mm英國(guó)申請(qǐng)的EDM-超聲波復(fù)合穿孔專(zhuān)利，主要用于加工導(dǎo)電基底上有非導(dǎo)電層的零件，如金屬基底上涂有壓電陶瓷層的零件。整個(gè)加工過(guò)程分為兩個(gè)階段:首先，通過(guò)超聲波振動(dòng)去除非導(dǎo)電層，當(dāng)傳感器感應(yīng)到金屬層的出現(xiàn)時(shí)，使用電火花加工或電火花和超聲波的組合進(jìn)行加工。該裝置有效解決了導(dǎo)電層和非導(dǎo)電層零件孔的加工問(wèn)題。1996年，日本東京大學(xué)利用WEDM技術(shù)在超聲波機(jī)床上在線加工微刀具，并成功利用超聲波

8、加工技術(shù)在應(yīng)時(shí)玻璃上加工出直徑為15m的微小孔。1998年，成功制備了直徑為5微米的微孔。大學(xué)里研究了圓形表面的超聲光整強(qiáng)化。這種方法是在鉆孔后對(duì)孔進(jìn)行精加工，通過(guò)機(jī)械-超聲波強(qiáng)化處理，在普通機(jī)床上即可達(dá)到精鉸和磨削的精度，并可實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。初步結(jié)果表明，該方法加工效果顯著，表面粗糙度值可大幅降低，圓形表面形成有益的殘余壓應(yīng)力，并具有較高的顯微硬度，提高了工件的耐久性。同時(shí)，圓形表面呈網(wǎng)狀，特別適合軸瓦等儲(chǔ)油工件的精加工，可以大大降低生產(chǎn)成本。理工大學(xué)研究了鈦合金深孔的超聲電火花復(fù)合加工。在此過(guò)程中，超聲振動(dòng)被引入到精密電火花加工中。通過(guò)研究超聲振動(dòng)對(duì)電火花加工過(guò)程的影響，研制了一種新型的四軸電

9、火花加工裝置。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該裝置可在鈦合金上加工0.2 mm、深徑比 15的深孔。兵器工業(yè)第五十二研究所研究了一種陶瓷深孔精密高效加工的新方法超聲振動(dòng)磨削，并進(jìn)行了陶瓷深孔超聲振動(dòng)磨削與普通磨削的對(duì)比實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，超聲振動(dòng)磨削能明顯提高陶瓷的加工效率，并能有效消除普通磨削產(chǎn)生的表面裂紋和凹坑。這是一種精密高效加工陶瓷深孔的新方法。2.2拉絲模和凹模的研磨和拋光聚晶金剛石拉絲模超聲研磨拋光技術(shù)在國(guó)外已得到廣泛應(yīng)用，并出現(xiàn)了新的超聲研磨拋光方法和設(shè)備。商用電源加工研究所提出的“超硬工具材料電火花-超聲波復(fù)合拋光方法”的特點(diǎn)是將超聲頻率信號(hào)調(diào)制的高頻電火花脈沖電源與超聲波加工相結(jié)合，對(duì)聚晶金剛石

10、拉絲模進(jìn)行研磨拋光。該技術(shù)已獲得國(guó)家專(zhuān)利，并已應(yīng)用于生產(chǎn)。H.Hocheng等人對(duì)模具鋼的超聲波拋光進(jìn)行了基礎(chǔ)研究，開(kāi)發(fā)了一套高效的超聲波拋光系統(tǒng)，并將該系統(tǒng)應(yīng)用于模具鋼的拋光試驗(yàn)。研究結(jié)果表明，該系統(tǒng)大大提高了模具鋼的拋光質(zhì)量。日本研制的UMA-1數(shù)控超聲波磨床，其磨削時(shí)間可在1 999 s范圍內(nèi)任意設(shè)定；自動(dòng)頻率跟蹤；磨針夾緊可靠，熱量少，鋼針磨損可自動(dòng)修整；鋼針以固定速度進(jìn)給，磨削時(shí)間短，精度高。在大學(xué)進(jìn)行了硬質(zhì)合金拉絲模超聲-電化學(xué)復(fù)合磨削的實(shí)驗(yàn)研究。研究了大學(xué)機(jī)器人對(duì)模具表面的超聲-電火花復(fù)合加工。結(jié)果表明，該方法能提高加工質(zhì)量，模具表面的光整加工效率提高了4倍以上。針對(duì)目前模具光整

11、加工難以實(shí)現(xiàn)高精度、高效率的實(shí)際問(wèn)題，該校將電化學(xué)加工、機(jī)械磨削和超聲波加工相結(jié)合，提出了一種新的光整加工方法電化學(xué)超精密磨削技術(shù)，開(kāi)發(fā)了數(shù)控展成超精密光整加工新技術(shù)和設(shè)備。通過(guò)模具型腔高效鏡面加工實(shí)驗(yàn)表明，選擇合適的工藝參數(shù)，可獲得表面粗糙度Ra為0.025微米的鏡面，效率比普通磨削提高10倍以上，比電解磨削提高1倍以上。2.3難加工材料的超聲波加工金屬和非金屬硬脆材料的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，尤其是陶瓷材料，具有硬度高、耐磨、耐高溫、化學(xué)穩(wěn)定性好、不易氧化腐蝕等優(yōu)點(diǎn)。但由于工程瓷等難加工材料極高的硬度和脆性，其成型加工十分困難，尤其是成型孔的加工，嚴(yán)重阻礙了其應(yīng)用和推廣。因此，國(guó)外許多學(xué)者對(duì)難加工

12、材料的加工方法進(jìn)行了研究，其中超聲波加工較多。英國(guó)阿伯丁大學(xué)國(guó)王學(xué)院研究了超聲鉆削難加工材料時(shí)工藝參數(shù)對(duì)材料去除率的影響，建立了間歇沖擊過(guò)程的非線性模型，研究了沖擊力的特性，提出了新的材料去除率計(jì)算方法，首次解釋了高靜力作用下材料去除率下降的原因。美國(guó)布拉斯卡大學(xué)和華大大學(xué)研究了微細(xì)去除Al2O3陶瓷材料的精密超聲加工技術(shù)。通過(guò)模擬陶瓷材料超聲加工的力學(xué)特性，分析了材料去除機(jī)理。研究發(fā)現(xiàn)，低沖擊力會(huì)引起陶瓷材料的結(jié)構(gòu)變化和晶粒錯(cuò)位，而高沖擊力會(huì)導(dǎo)致中心裂紋和凹痕。美國(guó)布拉斯卡大學(xué)首次分析了Al2O3陶瓷精密超聲加工的機(jī)理、工藝動(dòng)力學(xué)和發(fā)展趨勢(shì)，并詳細(xì)討論了超聲技術(shù)在陶瓷加工中的應(yīng)用。巴西研究人

13、員研究了應(yīng)時(shí)晶體的超聲研磨技術(shù)，發(fā)現(xiàn)應(yīng)時(shí)晶體的材料去除率取決于晶體取向，研磨顆粒的大小影響材料去除率和表面粗糙度。指出加工過(guò)程中的微裂紋是材料去除的主要原因?？八_斯州立大學(xué)提出了超聲旋轉(zhuǎn)加工陶瓷材料去除率模型的計(jì)算方法，并將其應(yīng)用于氧化鋯陶瓷的加工，確定了材料去除率與加工參數(shù)的關(guān)系。該研究極大地推動(dòng)了陶瓷材料旋轉(zhuǎn)加工技術(shù)的發(fā)展。該校研究開(kāi)發(fā)了工程陶瓷孔的超聲振動(dòng)脈沖放電加工技術(shù)。工具電極的超聲振動(dòng)引起脈沖放電，從而取代傳統(tǒng)的電火花加工專(zhuān)用脈沖發(fā)生器。此外，工具電極的超聲振動(dòng)還可以起到清理間隙的作用，利用該技術(shù)加工Al2O3基陶瓷工具材料的表面定位方孔，如Al2O3/(W，Ti)C、Al 2O3

14、/Ti B2、Al2O3/TiB2/SiCw3。研究了加工機(jī)理和加工參數(shù)對(duì)不同陶瓷材料加工效率和表面粗糙度的影響。結(jié)果表明，復(fù)合加工技術(shù)有效地結(jié)合了超聲加工和電火花加工的特點(diǎn)，能夠高效、高質(zhì)量地加工陶瓷材料。該大學(xué)還利用超聲波加工技術(shù)研究了石材的孔加工，并與陶瓷材料進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果表明，材料去除率與石材的力學(xué)性能有關(guān)。在相同的加工條件下，材料的強(qiáng)度和斷裂韌性越高，去除率越低，加工精度越高。技術(shù)研究所研究了石材超聲波精雕技術(shù)，開(kāi)發(fā)了石材超聲波精雕系統(tǒng)。該系統(tǒng)解決了石雕微小異形面高效精加工的難題，使石雕的質(zhì)量和水平達(dá)到了一個(gè)新的水平。同濟(jì)大學(xué)進(jìn)行了超聲波加工建筑玻璃小孔的實(shí)驗(yàn)研究，討論了刀具振動(dòng)的

15、振幅和頻率、工件材料、進(jìn)給壓力、工作介質(zhì)等主要加工參數(shù)對(duì)材料去除率的影響。結(jié)果表明，超聲波加工建筑玻璃孔的精度和表面質(zhì)量能夠滿足建筑安裝和裝飾的要求。該研究對(duì)其他玻璃材料的加工具有一定的參考價(jià)值。航空航天大學(xué)和工業(yè)大學(xué)將超聲振動(dòng)引入普通聚晶金剛石(PCD)的磨削中，顯著提高了磨削效率。在分析聚晶金剛石材料微觀結(jié)構(gòu)和去除機(jī)理的基礎(chǔ)上，深入研究了聚晶金剛石的超聲振動(dòng)磨削機(jī)理。指出磨削軌跡的增長(zhǎng)和超聲振動(dòng)脈沖力的作用是提高磨削效率的根本原因?；春９W(xué)院對(duì)燒結(jié)永磁材料超聲振動(dòng)加工的材料去除機(jī)理進(jìn)行了理論研究。研究指出磨粒的大小與加工效率密切相關(guān)，對(duì)實(shí)際生產(chǎn)有一定的指導(dǎo)作用。技術(shù)研究所研究了電鍍金剛石刀

16、頭鉆瑪瑙的可行性以及加工參數(shù)與材料去除率的關(guān)系。研究表明，該方法不僅大大提高了材料去除率，而且降低了加工成本。同時(shí)，用掃描電鏡分析了該方法加工瑪瑙的材料去除機(jī)理。2.4超聲波振動(dòng)切割超聲波切削作為一種新型特種加工技術(shù)，引起了國(guó)外專(zhuān)家學(xué)者的廣泛興趣和極大關(guān)注。日本學(xué)者熊部俊一最早系統(tǒng)研究振動(dòng)切削，堪稱(chēng)振動(dòng)切削理論和應(yīng)用技術(shù)的奠基人。他在20世紀(jì)50、60年代發(fā)表了多篇關(guān)于振動(dòng)切削的論文，系統(tǒng)地提出了振動(dòng)切削理論，成功地實(shí)現(xiàn)了振動(dòng)車(chē)削、振動(dòng)銑削、振動(dòng)鏜削、振動(dòng)刨削、振動(dòng)磨削等。然后美國(guó)也研究了振動(dòng)切削。到70年代中期，振動(dòng)車(chē)削、振動(dòng)鉆削、振動(dòng)磨削和光整加工都達(dá)到了實(shí)用階段。超聲波加工在加工難加工材

17、料和高精度零件方面顯示出巨大的優(yōu)越性，取得了一系列研究成果，并在生產(chǎn)中得到推廣應(yīng)用。俄羅斯科學(xué)院和英國(guó)拉伯倫大學(xué)對(duì)超聲振動(dòng)切削的非線性過(guò)程進(jìn)行了深入研究，并用流變模型從理論上解釋了超聲振動(dòng)切削的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。通過(guò)對(duì)超聲切削動(dòng)力學(xué)的研究，得到了振動(dòng)刀具的非線性振幅特性曲線，并討論了超聲切削的優(yōu)點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域。日本工業(yè)大學(xué)提出了頻率略低(3 0005 000 Hz)的振動(dòng)切割方法，用于切割纖維材料(如金屬短纖維)。此外，美國(guó)、英國(guó)、德國(guó)、新加坡等國(guó)家的大學(xué)也與日立、多加、托瓦等日本企業(yè)進(jìn)行了超聲波橢圓振動(dòng)切割的研究。我國(guó)對(duì)振動(dòng)切削的研究起步較晚。自大學(xué)、薄膜機(jī)械廠、刀具廠聯(lián)合研制出我國(guó)第一臺(tái)“CZQ25

18、0A超聲波振動(dòng)切削系統(tǒng)”以來(lái)，許多高校、研究所、工廠都開(kāi)展了振動(dòng)切削的研究，并取得了許多重要成果。研究?jī)?nèi)容涵蓋了從振動(dòng)切削實(shí)驗(yàn)到實(shí)際工藝應(yīng)用，從振動(dòng)切削實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)到振動(dòng)切削的機(jī)理，涉及面廣且深入。本文對(duì)工程陶瓷的超聲振動(dòng)鉆削進(jìn)行了深入研究，討論了各種工藝參數(shù)對(duì)加工效果的影響，并從理論上分析了超聲振動(dòng)鉆削的材料去除機(jī)理。東南大學(xué)在研究超聲振動(dòng)切削的刀具振動(dòng)規(guī)律時(shí)，得出的結(jié)論是:刀具與切削的分離是振動(dòng)切削最根本的特征，也正是這一特征使刀尖每次切削都以很大的加速度沖擊工件。交通大學(xué)對(duì)超聲波橢圓振動(dòng)切削技術(shù)進(jìn)行了研究，闡述了超聲波橢圓振動(dòng)切削的原理和刀具橢圓振動(dòng)系統(tǒng)，分析了超聲波橢圓振動(dòng)切削的運(yùn)動(dòng)

19、特性，介紹了超聲波橢圓振動(dòng)切削的實(shí)際切削效果。兵器工業(yè)第五十二研究所對(duì)陶瓷材料進(jìn)行了超聲振動(dòng)車(chē)削、普通車(chē)削和磨削的對(duì)比實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)果表明，振動(dòng)車(chē)削能明顯改善陶瓷表面質(zhì)量，有效消除普通車(chē)削和磨削中形成的表面微裂紋，是陶瓷精密加工的一種新方法。在汽車(chē)工業(yè)學(xué)院用超聲振動(dòng)切削法對(duì)一汽變速箱廠生產(chǎn)的直齒輪進(jìn)行了滾齒加工工藝試驗(yàn)。通過(guò)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的各種技術(shù)參數(shù)實(shí)驗(yàn)和小批量試生產(chǎn)，取得了滿意的效果，具有良好的發(fā)展前景。裝甲兵技術(shù)研究院提出了超聲波微振動(dòng)車(chē)削新技術(shù)。其特點(diǎn)是功率低(50 W)，振幅小(2 5微米)，還能達(dá)到振動(dòng)車(chē)削的一般效果。2.5超聲波復(fù)合加工超聲波加工與其他加工工藝相結(jié)合的加工方式稱(chēng)為超聲波復(fù)

20、合加工。超聲波加工強(qiáng)化了原有的加工工藝，明顯提高了加工速度，不同程度地提高了加工質(zhì)量，達(dá)到了低耗高效的目的。羅馬尼亞學(xué)者研究了工具電極在振動(dòng)力作用下的電火花加工，建立了電極在外振作用下的數(shù)學(xué)模型。外力來(lái)源于放電區(qū)氣化和空化引起的放電間隙內(nèi)壓力波的變化，提高了材料去除率和加工過(guò)程的穩(wěn)定性。本研究直接表明，超聲-電火花復(fù)合加工必將提高電火花加工性能。日本研究人員研究了壓電高頻響應(yīng)驅(qū)動(dòng)器對(duì)電火花加工速度的影響，指出高頻振動(dòng)可使240m微孔的加工速度提高1.5 2.5倍。法國(guó)研究人員系統(tǒng)研究了超聲波振動(dòng)對(duì)電火花加工性能的影響。結(jié)果表明，超聲振動(dòng)可以提高加工速度，粗加工提高10%，精加工提高400%，加

21、工過(guò)程穩(wěn)定，特別是精加工，可以增加穩(wěn)定加工區(qū)域。電極的超聲振動(dòng)能改善加工過(guò)程的主要原因是:電極表面的高頻振動(dòng)加速了工作液的循環(huán)，使間隙充分去離子；間隙間較大的壓力變化導(dǎo)致更有效的放電，使更多的熔融金屬?gòu)幕】又信懦觯瑴p少熱影響層、熱殘余應(yīng)力和微裂紋。自1985年以來(lái)，商用動(dòng)力加工研究所一直在研究聚晶金剛石等超硬材料的磨削和拋光。1987年，超硬材料的超聲電火花復(fù)合拋光技術(shù)研究成功。本發(fā)明在世界上首次提出并實(shí)現(xiàn)了采用超聲調(diào)頻電火花加工和超聲波復(fù)合的磨削拋光加工技術(shù)。與單純的超聲波研磨拋光相比，效率提高了5倍以上，并節(jié)約了大量的金剛石磨料。機(jī)械工程學(xué)院對(duì)超聲間隙脈沖放電技術(shù)進(jìn)行了研究，并對(duì)工程陶瓷進(jìn)

22、行了加工實(shí)驗(yàn)，分析了該技術(shù)的放電特性和加工特性。結(jié)果表明，超聲間隙脈沖放電加工的加工效率高于普通電火花加工，而加工表面粗糙度和加工形狀精度接近普通電火花加工。航空航天大學(xué)開(kāi)展了工件激勵(lì)超聲復(fù)合電火花加工微小孔的研究，與以往超聲復(fù)合電火花加工不同的是，工件的微幅激勵(lì)改善了微細(xì)電火花加工工作液的循環(huán)，從而提高了微小孔加工的脈沖利用率和深徑比。結(jié)果表明，工件越薄，排屑越有利，加工速度越快。研究人員認(rèn)為，這主要是由于工件被激發(fā)后，加工間隙中工作液壓力波的沖擊和擾動(dòng)，有助于改善電火花加工的排屑條件，提高放電脈沖的利用率，提高微細(xì)孔電火花加工的加工速度和深徑比。航空航天大學(xué)對(duì)硬脆金屬材料的超聲電解復(fù)合加工

23、工藝進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)果表明，與單一加工工藝相比，復(fù)合加工方法能顯著提高加工速度、精度和表面質(zhì)量。3超聲波加工技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)和未來(lái)展望3.1超聲波振動(dòng)切割技術(shù)隨著傳統(tǒng)加工技術(shù)和高新技術(shù)的發(fā)展，超聲振動(dòng)切削技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，振動(dòng)切削的研究也越來(lái)越深入，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。(1)新型刀具材料的開(kāi)發(fā)與采用在現(xiàn)代制造業(yè)中，鈦合金、純鎢、鎳基高溫合金等難加工材料的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，對(duì)機(jī)械零件的加工質(zhì)量要求越來(lái)越高。為了充分發(fā)揮刀具的效率，除了選擇合適的刀具幾何參數(shù)外，人們更加重視振動(dòng)切削中刀具材料的開(kāi)發(fā)和研究，其中天然金剛石、人造金剛石和超細(xì)晶硬質(zhì)合金材料的研究和應(yīng)用是主要方向。(2)開(kāi)發(fā)和采用高

24、效振動(dòng)切削系統(tǒng)?，F(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)和實(shí)際振動(dòng)切削系統(tǒng)輸出功率低，能耗高。因此，預(yù)計(jì)實(shí)用的大功率振動(dòng)切削系統(tǒng)將很快問(wèn)世。到目前為止，輸出能量為4 kW的振動(dòng)切削系統(tǒng)已經(jīng)研制成功并投入使用。在日本，超聲波振動(dòng)切割裝置通?？梢暂敵? kW的功率，切割深度為0.010.06 mm (3)深入研究振動(dòng)切割機(jī)理。目前和今后，振動(dòng)切削機(jī)理的研究將主要集中在以下幾個(gè)方面:在振動(dòng)切削狀態(tài)下，工件材料如何與工件分離并形成切屑。振動(dòng)切削中刀具與工件相互作用的力學(xué)分析。振動(dòng)切削機(jī)理的微觀研究和數(shù)學(xué)描述。(4)超聲波橢圓振動(dòng)切削的研究與推廣。超聲波橢圓振動(dòng)切削已受到國(guó)際學(xué)術(shù)界和企業(yè)界的關(guān)注。美國(guó)、英國(guó)、德國(guó)、新加坡等國(guó)家的大學(xué)

25、，以及我國(guó)的航空航天大學(xué)、交通大學(xué)都已經(jīng)開(kāi)始了這方面的研究工作。日本企業(yè)界，如日立、塔瓦和托瓦，已經(jīng)開(kāi)始了這一領(lǐng)域的實(shí)踐研究。然而，超聲橢圓振動(dòng)切削的理論和應(yīng)用還有許多工作要做。特別是硬脆材料的超精密切削、微零件和微模具的超精密切削需要進(jìn)一步研究。(5)超聲銑削技術(shù)工程瓷應(yīng)用廣泛，但其成型工藝難度很大。尤其是三維復(fù)雜輪廓的工程瓷零件，目前還沒(méi)有有效的加工方法，嚴(yán)重影響了工程瓷材料的推廣應(yīng)用?？拼筇岢隽嘶诜謱尤コ夹g(shù)的超聲銑削方法，研制了超聲數(shù)控銑床，開(kāi)辟了利用超聲加工技術(shù)數(shù)控加工工程瓷零件的途徑。基于分層去除思想的超聲銑削技術(shù)解決了傳統(tǒng)超聲加工中嚴(yán)重的刀具損耗和在線補(bǔ)償問(wèn)題，使加工具有尖角和

26、銳邊的工程瓷零件成為可能，為工程瓷的廣泛應(yīng)用提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。3.2超聲波復(fù)合加工技術(shù)目前，超聲波、電火花和機(jī)械三元復(fù)合加工技術(shù)的研究發(fā)展迅速。大學(xué)采用超聲波、電火花和磨料復(fù)合加工技術(shù)加工不銹鋼，解決了電火花小孔加工中生產(chǎn)率和表面質(zhì)量的矛盾，具有良好的應(yīng)用前景。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，模具的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，對(duì)模具精度和表面質(zhì)量的要求也越來(lái)越高。在模具制造過(guò)程中，精加工工藝對(duì)模具質(zhì)量有很大的影響。然而，目前這一過(guò)程仍在很大程度上由手工完成，嚴(yán)重制約了模具加工技術(shù)的發(fā)展，是一個(gè)亟待解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。華南理工大學(xué)利用超聲電解研磨復(fù)合加工技術(shù)對(duì)復(fù)雜模具型腔的光整加工進(jìn)行了研究，并利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)表

27、面粗糙度進(jìn)行了預(yù)測(cè)，取得了良好的效果。超聲研磨復(fù)合加工技術(shù)是一種新型復(fù)合加工技術(shù)，可以很好地應(yīng)用于復(fù)雜模具型腔的光整加工。但仍有許多方面需要進(jìn)一步研究，尤其是主要加工因素對(duì)加工表面粗糙度的影響和金屬去除機(jī)理。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們開(kāi)始探索對(duì)環(huán)境污染少或無(wú)污染的加工方法。解決這個(gè)問(wèn)題的關(guān)鍵是研究新的工作介質(zhì)。近年來(lái)，日本東京A&M大學(xué)對(duì)氣體介質(zhì)中電火花脈沖放電加工技術(shù)進(jìn)行了開(kāi)創(chuàng)性的研究，為電火花脈沖放電加工技術(shù)開(kāi)辟了一條新的途徑。但是，這種技術(shù)在加工過(guò)程中經(jīng)常發(fā)生短路。我校科研人員將超聲振動(dòng)引入氣體放電加工技術(shù)，對(duì)工程陶瓷進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，加工效率提高了近3倍。但這一過(guò)程的加工機(jī)理有待進(jìn)一步研究

28、。在微三維輪廓的加工中，基于簡(jiǎn)單形狀電極和分層制造原理的微細(xì)電火花銑削技術(shù)正受到重視，但其加工效率較低。同時(shí)，由于其加工精度主要取決于電極損耗的軸向補(bǔ)償，而電極損耗的軸向補(bǔ)償又直接取決于電極損耗率，因此提高微細(xì)電火花銑削的加工效率和穩(wěn)定性是一個(gè)重要課題。大學(xué)提出了微細(xì)電火花超聲輔助分層去除技術(shù)。電極軸向的微小超聲振動(dòng)對(duì)激活極間狀態(tài)、加寬極間間隙、增加排屑能力、提高有效脈沖利用率和放電穩(wěn)定性起著極其重要的作用。因此，該技術(shù)可以改善微細(xì)電火花銑削加工中的放電狀態(tài)，提高加工效率。3.3微超聲波加工技術(shù)以微機(jī)械為代表的微制造是現(xiàn)代制造技術(shù)的重要組成部分。隨著晶體硅、光學(xué)玻璃、工程陶瓷等硬脆材料在微機(jī)械

29、中的廣泛應(yīng)用，硬脆材料的高精度三維微加工技術(shù)已成為世界各國(guó)制造業(yè)的重要研究課題。目前，特種加工技術(shù)如光刻、電火花加工、激光加工、超聲波加工等?？蓱?yīng)用于硬脆材料的加工。與電火花、電解加工、激光加工等技術(shù)相比，超聲波加工不依賴(lài)于材料的導(dǎo)電性，沒(méi)有熱物理效應(yīng)。與光刻相比，超聲加工可以加工出高深寬比的三維形狀，這就決定了超聲加工技術(shù)在陶瓷、半導(dǎo)體硅等非金屬硬脆材料的加工中具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。隨著東京大學(xué)生產(chǎn)技術(shù)研究所曾澤實(shí)驗(yàn)室微刀具制造的成功，微刀具夾緊和刀具旋轉(zhuǎn)精度的合理解決，利用工件振動(dòng)在工程陶瓷材料上加工出了最小直徑為5m的微小孔，從而使超聲波加工成為可能。在第八屆中國(guó)國(guó)際機(jī)床展覽會(huì)(CIMT200

30、3)上，德國(guó)DMG公司展出了新產(chǎn)品DMS 35超聲波振動(dòng)加工機(jī)床。該機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速為3 000 4 0000 r/min，特別適用于加工陶瓷、玻璃、硅等硬脆材料。與傳統(tǒng)加工方法相比，生產(chǎn)效率提高5倍，加工表面粗糙度Ra小于0.2 m，可加工0.3 mm精密孔，堪稱(chēng)硬脆材料加工設(shè)備性能的新飛躍。超聲波加工技術(shù)不斷完善，向著高精度和小型化方向發(fā)展。微超聲加工技術(shù)有望成為MEMS技術(shù)的有力補(bǔ)充。此外，超聲波加工技術(shù)在快速發(fā)展的汽車(chē)工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。目前主要用于精密模具的孔腔加工，難加工材料的超聲電火花和超聲電解復(fù)合加工，塑料零件的焊接，小孔、高清潔度要求的狹窄零件的清洗?？梢酝茢?，超聲波加工技術(shù)

31、將在世界汽車(chē)工業(yè)中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。超聲波加工技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用成果喜人。一方面，材料加工的客觀需要推動(dòng)和促進(jìn)了超聲波加工技術(shù)的發(fā)展；另一方面，超聲波加工技術(shù)提供的強(qiáng)大加工手段促進(jìn)了新材料的發(fā)展。材料加工中的很多話題需要我們一起探討。展望未來(lái)，超聲加工技術(shù)的發(fā)展前景是光明的。參考建中。秀仁。龐立軍 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/d.wanfangdata%20%20%20% 超聲波雙刃鏜刀精鏜深孔的實(shí)驗(yàn)研究閻伯宏王黃春英 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/d.wanfangdata%20%20%20% 微細(xì)電火花結(jié)合微超聲振動(dòng)加工硼硅酸鹽玻璃精密微孔

32、的研究傅冬菊市蔡駿 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/d.wanfangdata%20%20%20% 陶瓷材料的超聲波旋轉(zhuǎn)加工技術(shù)周易米林廖強(qiáng) HYPERLINK ./%20%20%20%20:/d.wanfangdata%20%20%20% 基于超聲磨削的超精密加工馬春香。岳明。王海力 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/d.wanfangdata%20%20%20% 弱剛度零件的超聲橢圓振動(dòng)加工阿扎爾胡尚阿克巴里 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/d.wanfangdata%20%20%20% Inconel 738-LC的超聲波輔助鉆孔

33、雷蒙紐格鮑爾。安德烈婭斯托爾 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/d.wanfangdata%20%20%20% 超聲波在鉆井中的應(yīng)用詹博。劉傳紹。高 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/d.wanfangdata%20%20%20% 用粗磨粒對(duì)氧化鋯陶瓷進(jìn)行超聲韌性珩磨時(shí)的表面特性費(fèi)利西亞諾哈皮塔納。光一魔影。竹內(nèi)好美 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/d.wanfangdata%20%20%20% 六軸控制超聲振動(dòng)切削高效加工相鄰面尖角槽畢葉嘰嘰(在文章上)開(kāi)篇報(bào)道。2.開(kāi)題報(bào)告:一、選題目的和意義；二、學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀及前景；三、學(xué)科的主要內(nèi)容和要求；四。研究方法、步驟和措施打開(kāi)一份報(bào)告一，課題的目的和意義本課題主要研究一種用于特種加工的超聲波振動(dòng)鉆床，它具有便于運(yùn)輸、能耗低、靈活機(jī)動(dòng)、適應(yīng)性強(qiáng)、價(jià)格低、重量輕、維修方便等優(yōu)點(diǎn)。設(shè)計(jì)的超振動(dòng)鉆機(jī)應(yīng)滿足以下要求:(1)提高了超聲波振動(dòng)鉆孔機(jī)的可控性、控制精度和復(fù)合作用。(2)簡(jiǎn)化操作系統(tǒng)，降低成本，平衡大工作量和低能耗。(3)工作可靠性得到加強(qiáng)。(4)提高了操作舒適度，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了單位生產(chǎn)率。(