渐开线花键拉刀外圆超声珩磨装置设计及试验研究

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1、分类号：TH161TG580单位代码：10110学号：S1502083中北大学全日制工程硕士学位论文渐开线花键拉刀外圆超声珩磨装置设计及试验研究硕士研究生马臻校内指导教师祝锡晶教授校外指导教师来沁雄高级工程师所在领域机械工程2018年5月28日图书分类号TH161，TG580密级非密注1UDC62全日制工程硕士学位论文渐开线花键拉刀外圆超声珩磨装置设计及试验研究马臻校内指导教师（姓名、职称）祝锡晶教授校外指导教师（姓名、职称）来沁雄高级工程师申请学位级别工程硕士所在领域（研究方向）机械工程论文提交日期2018年4月16日

2、论文答辩日期2018年5月28日学位授予日期________年______月______日论文评阅人江连运刘峰答辩委员会主席熊晓燕2018年5月28日注1：注明《国际十进分类法UDC》的分类原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：日期：关于学位论文使用权的说明本人完全了解中北大学有关

3、保管、使用学位论文的规定，其中包括：①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文；③学校可允许学位论文被查阅或借阅；④学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；⑤学校可以公布学位论文的全部或部分内容（保密学位论文在解密后遵守此规定）。签名：日期：导师签名：日期：中北大学学位论文渐开线花键拉刀外圆超声珩磨装置设计及试验研究摘要渐开线花键拉刀作为拉削刀具的一种，在拉削加工中，属于一次成形的加工工艺，其生产效率高，且加工精度与表面质量好，常用于零部件的批

4、量生产。拉刀的刀齿外圆表面质量对其加工效率，加工工件质量及工作寿命有着至关重要的影响。传统的加工方式通常采用砂轮对其刀齿外圆表面进行磨削，加工效率低，表面质量难以保证，并且砂轮自脱落严重，造成较为恶劣的加工环境。因此，本文提出采用外圆超声振动珩磨技术对拉刀外圆表面进行加工的方式。在超声珩磨加工机理研究的基础上，针对渐开线花键拉刀，设计一套外圆超声珩磨装置，并进行试验加工。本文的主要研究内容以及取得的成果如下：1.对普通砂轮磨削加工单颗磨粒的未变形切屑最大切削厚度进行了分析；根据超声振动的施加方式不同，分析了三种外圆超声珩

5、磨的运动形式；针对切向超声振动，建立了单磨粒切削运动方程，并对其材料去除机理进行了研究。2.基于理论分析，首先根据渐开线花键拉刀的实际加工情况合理选择超声波发生器，并对换能器进行了理论计算；设计圆锥过渡的阶梯形复合超声变幅杆，计算变幅杆各尺寸参数，并进行仿真分析；根据一体化设计思想，设计了超声珩磨变幅器部分，包括二级变幅杆和珩磨块，并对其进行仿真。最后将各部分进行装配组成超声振动系统，对其进行整体Ansys仿真分析，确定最优的结构。3.对所设计的超声珩磨振动系统进行阻抗分析，验证装置合理性。设计装置夹具和试验方案，搭建试

6、验平台。分别进行普通珩磨试验、径向超声振动珩磨试验和切向超声振动珩磨试验。通过对比分析试验数据和观测工件表面形貌，得出施加切向超声振动的珩磨加工方式所得到的工件表面具有较低的粗糙度值，当工件转速为230r/min，珩磨深度为20m时，获得的工件表面质量最好。关键词：切向超声振动，复合超声变幅杆，珩磨变幅器，试验研究中北大学学位论文DesignandExperimentalStudyofUltrasonicHoningDevicewithInvoluteSplineBroachAbstractInvolutespline

7、broachasabroachingtoolistheoneformingprocesswhenbroaching,itsproductionefficiencyishigh,andprocessingaccuracyandsurfacequalityisgood.Itisoftenusedinmassproductionandprocessingofparts.Thequalityoftheoutersurfaceofthebladeofabroachhasanimportantinfluenceonitsproces

8、singefficiency,thequalityandlifeoftheworkpiece.Thetraditionalmachiningmethodsusuallyusethegrindingwheeltogrindtheoutersurfaceofthetooltooth,sothemachiningeffic