超声振动钻削机构设计

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1、目次1．绪论………………………………………………………………………31.1.引言……………………………………………………………………31.2.课题的来源及其研究的内容…………………………………………31.3.超声振动钻削机构概述………………………………………………41.4.超声波的产生及其特性………………………………………………51.5.超声波的加工原理及特点……………………………………………61.6.超声波加工发展概况…………………………………………………72．超声振动钻削系统的结构设计…………………………………………92.1.引言……………

2、………………………………………………………92.2.超声振动钻削系统的结构设计………………………………………93．超声振动钻削机构声学系统的设计……………………………………133.1.超声波发生器与换能器………………………………………………133.2.超声变幅杆的设计……………………………………………………144．钻头夹具的设计与连接…………………………………………………304.1.钻头夹具的选取与设计………………………………………………304.2.钻头夹具与变幅杆的连接……………………………………………315．其他零部件的设计……………………

3、…………………………………325.1.其他零部件的设计……………………………………………………326．校核与计算………………………………………………………………346.1.轴承的计算……………………………………………………………346.2.内轴套的校核…………………………………………………………34设计总结……………………………………………………………………36致谢…………………………………………………………………………39参考文献……………………………………………………………………4042第一章绪论1.1引言自上世纪50年代以来，特别是近一二

4、十年，由于材料科学、高新技术的发展和激烈的市场竞争、发展尖端国防及科学研究的需要，不仅新产品更新换代日益加快，而且要求产品具有很高的强度重量和性能价格比。为此各种新材料、新结构、形状复杂的精密机械零件大量涌现，这些都对机械制造业提出了一系列迫切需要解决的新问题。因此，一些材料采用传统加工方法十分困难，甚至无法加工，特种加工便应运而生。超声波加工是特种加工的一种，它始于1927年，至今已有70多年的发展历史。它是利用超声振动的工具在有磨料的液体介质中，产生磨料的冲击、抛磨、液压冲击以及由此产生的气蚀作用来去除材料已达到加工目的的加工方法。提到超声

5、波加工，不能不提到超声波加工设备——机床。多年来，人们不断改进超声波加工机床，通过不断努力，使其取得了很大的进展，超声波加工效率提高了数倍，但它还是有很多的缺陷需要改进，本文将对超声波加工机提出一种新概念。1.2课题来源及其研究的内容随着科学技术的迅速发展和激烈的市场竞争，加快了产品更新换代的步伐，为此，各种新材料、新结构、高要求的零部件大量涌现，这对机械制造业提出了新的要求。解决各种难切削材料尤其是硬脆材料及复合材料的加工问题成了一个急待解决的问题。传统加工方法难度大、质量差、特种加工也就应运而生。特种加工包括电火花加工、超声波加工以及激光加

6、工等。其中，超声波加工适合于加工各种硬脆材料，尤其是加工难以加工的材料，如玻璃、陶瓷、石英、金刚石、半导体等材料。因此在现在的加工中得到了广泛的应用。但是，超声波机床具有体积大、成本高的缺陷。还有加工的尺寸受到限制。为此，本文提出了一种新型的旋转超声复合钻削机构，它的具体结构将会在第二章中得到具体阐述。该新型结构可以作为一种机床附件，具有体积小、结构简单、成本低、可技工大型工件的优点，这对超声波加工以及机床的发展具有十分重要的意义。课题研究的内容有以下六点：421、超声加工机床进行分析，通过和普通机床的比较，研究一种新的结构，使其可以安装在普通

7、机床上便可进行旋转超声加工。2、变幅杆是超声波机床振动系统的重要组成部分，本文将从声学角度和波动方程角度来探讨变幅杆的设计和刀具的设计问题。3、对变.隔杆进行结构分析和动力学分析，分析其最大应力和振幅的变化曲线。4、为满足不同用户的要求，以超声电源功率250W的磨削头结构为基型产品，对其进行系列化设计。5、通过实验验证该结构的可行性，并且对其进行超声加工的效率和质量进行研究，以验证其是否达到专用机床的要求。6、对本课题的内容做出总结和展望。1.3超声振动钻削机构概述超声振动钻削是近代出现的一种特殊的切削加工的方法，是对难加工材料或难加工工序进行

8、加工的有效方法之一。它是在传统的钻削过程中给钻头（或工件）加上某种有规律的、可控的高频振动,在切削参数优化的条件下，以达到改善钻削性能的一种本质的新颖