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關(guān)于超聲波振動(dòng)平臺(tái)的由來(lái)和原理解析
隨著難加工材料精度要求的提高,，特別是航空 航天零件,，一維超聲加工已經(jīng)明顯不能滿足生產(chǎn)的需要，二維超聲振動(dòng)加工應(yīng)運(yùn)而生了,。超聲波橢圓振動(dòng)切削已受到學(xué)術(shù)界和企業(yè)界的重視,，美國(guó)、英國(guó),、德國(guó)和新加波等國(guó)的大學(xué)以及國(guó)內(nèi)的北京航空航天大學(xué)和上海交通大學(xué)已開(kāi)始這方面的研究工作,。
日本企業(yè)界(如日立、多賀和 Towa 等)已開(kāi)始這方面的實(shí)用化研究,。 Chandra Nath 等人研究硬質(zhì)合金刀尖圓弧半徑在超聲橢圓振動(dòng)切削下的影響中,，闡述了刀具的幾何形狀，特別是刀具的圓弧半徑對(duì)一維超聲振動(dòng)切削性能的影響,。利用實(shí)驗(yàn)表明了刀具圓弧半徑在 0.6mm 或更低(例如0.2mm 或 0.4mm)和更高的圓弧半徑(例如 0.8mm)下,，超聲橢圓振動(dòng)切削在各個(gè)方面明顯表現(xiàn)更好。N.Suzuki等人利用超聲橢圓振動(dòng)切削鎢合金模具的光學(xué)玻璃零件中表明,，由于傳統(tǒng)振動(dòng)切削不能獲得更的精度,，主要是因?yàn)榈毒叩目焖倌p，脆性材料的破裂及黏糊在刀具上,。而超聲橢圓切削能獲得更實(shí)用的超精密模具,，成功應(yīng)用于玻璃的成型。
我國(guó)設(shè)計(jì)出高頻超聲橢圓振動(dòng)精密切削,，其相對(duì)一般的橢圓振動(dòng)和普通低頻超聲振動(dòng)具有減低切削力,、提高加工精度的效果，并且可采用更高切削速度,，從而可以提高工作效率,。但是，超聲波橢圓振動(dòng)切削在理論和應(yīng)用方面還有許多工作要做,。尤其是對(duì)硬脆性材料的超精密切削加工,、微細(xì)部位和微細(xì)模具的超精密切削加工等方面還需要進(jìn)一步深入研究。
超聲波振動(dòng)平臺(tái)輔助微細(xì)加工平臺(tái),，其特征在于,，包括直角形底板、上振動(dòng)塊,、下振動(dòng)塊,、直線導(dǎo)軌A和直線導(dǎo)軌B、長(zhǎng)支撐板,、短支撐板,、變幅桿A和變幅桿B、換能器A和換能器B與超聲波發(fā)生器,；直角形底板固定在機(jī)床工作臺(tái)上,，上振動(dòng)塊與下振動(dòng)塊分別沿進(jìn)給和側(cè)吃刀量方向呈相互垂直布置，下振動(dòng)塊的自由端下側(cè)面通過(guò)直線導(dǎo)軌B安裝在直角形底板上,，直線導(dǎo)軌B的導(dǎo)軌方向與下振動(dòng)塊振動(dòng)方向一致,；上,、下振動(dòng)塊通過(guò)直線導(dǎo)軌A相連接，直線導(dǎo)軌A固定于下振動(dòng)塊的自由端與直線導(dǎo)軌B相對(duì)的上側(cè)面,，直線導(dǎo)軌A的導(dǎo)軌方向與上振動(dòng)塊振動(dòng)方向一致,；工件通過(guò)螺紋連接固定在上振動(dòng)塊的自由端上；
所述上振動(dòng)塊的固定端與變幅桿A,、變幅桿A與換能器A之間分別通過(guò)雙頭螺柱連接,，兩個(gè)雙頭螺柱的中心軸共線；所述下振動(dòng)塊與變幅桿B,、變幅桿B與換能器B之間分別通過(guò)雙頭螺柱連接,，兩個(gè)雙頭螺柱的中心軸共線；變幅桿A和變幅桿B在各自節(jié)點(diǎn)位置分別通過(guò)長(zhǎng)支撐板和短支撐板固定在直角形底板上,；
所述換能器A與換能器B通過(guò)導(dǎo)線與超聲波發(fā)生器連接,，超聲波發(fā)生器能實(shí)現(xiàn)同時(shí)輸出兩個(gè)頻率相同的超聲信號(hào)，進(jìn)而調(diào)節(jié)兩個(gè)超聲信號(hào)的相位差,；工件固定于上振動(dòng)塊的自由端時(shí),，工件與上振動(dòng)塊組成的整體尺寸與下振動(dòng)塊的尺寸相同；工件與上振動(dòng)塊保持緊密接觸,，接觸面涂凡士林作為傳遞介質(zhì),；上、下振動(dòng)塊的固有頻率與超聲振動(dòng)頻率相差小于100Hz,，上,、下振動(dòng)塊的振型為縱振模態(tài)，且上,、下振動(dòng)塊的自由端具有位移值,。
(1)廣泛查閱國(guó)內(nèi)外在超聲加工技術(shù)研究方面的資料，準(zhǔn)確把握超聲加工技術(shù)的現(xiàn)狀,，發(fā)展趨勢(shì)，關(guān)鍵技術(shù)以及國(guó)內(nèi)急需解決的主要問(wèn)題,。
(2)對(duì)傳統(tǒng)超聲振動(dòng)車削機(jī)理進(jìn)行分析,，并對(duì)傳統(tǒng)換能器結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，使其實(shí)現(xiàn)二維超聲振動(dòng),。
(3)利用MATALB仿真軟件,，對(duì)二維超聲振動(dòng)進(jìn)行研磨，珩磨運(yùn)動(dòng)軌跡仿真,。
(4)實(shí)現(xiàn)二維超聲振動(dòng)換能器,，變幅桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并借助于有限元軟件ANSYS10.0進(jìn)行換能器,，變幅桿的動(dòng)力學(xué)分析,，驗(yàn)證理論分析的正確性,。
(5)對(duì)超聲換能器進(jìn)行匹配電路分析，并對(duì)超聲發(fā)生器的頻率自動(dòng)跟蹤技術(shù)進(jìn)行初步探討,。
通過(guò)本文的研究,，證明了所提出的新思路是合理，可行的,，這對(duì)改善工件的精度和表面粗糙度實(shí)現(xiàn)以車代磨有重要意義,，并對(duì)二維超聲振動(dòng)技術(shù)的研究提供了參考依據(jù)。
(3)利用MATALB仿真軟件,，對(duì)二維超聲振動(dòng)進(jìn)行研磨，珩磨運(yùn)動(dòng)軌跡仿真,。
(4)實(shí)現(xiàn)二維超聲振動(dòng)換能器,，變幅桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并借助于有限元軟件ANSYS10.0進(jìn)行換能器,，變幅桿的動(dòng)力學(xué)分析,，驗(yàn)證理論分析的正確性,。
(5)對(duì)超聲換能器進(jìn)行匹配電路分析，并對(duì)超聲發(fā)生器的頻率自動(dòng)跟蹤技術(shù)進(jìn)行初步探討,。
通過(guò)本文的研究,，證明了所提出的新思路是合理，可行的,，這對(duì)改善工件的精度和表面粗糙度實(shí)現(xiàn)以車代磨有重要意義,，并對(duì)二維超聲振動(dòng)技術(shù)的研究提供了參考依據(jù)。
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