超声振动铣磨电主轴的研制

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1、工学硕士学位论文超声振动铣磨电主轴的研制丁学成哈尔滨工业大学2006年6月国内图书分类号：TG633国外图书分类号：621.9.048工学硕士学位论文超声振动铣磨电主轴的研制硕士研究生：丁学成导师：姚英学教授申请学位：工学硕士学科、专业：机械制造及其自动化所在单位：机电工程学院答辩日期：2006年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex：TG633U.D.C.：621.9.048DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringDEVELOPMENTOFAMOTORIZEDSPINDLEUSEDFORULTRASONICVIBRASI

2、ONMILLING-GRINDINGCandidate：DingXuechengSupervisor：Prof.YaoYingxueAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MechanicalManufacturingandAutomationAffiliation：SchoolofMechanicalandElectricalEngineeringDateofDefence：June,2006Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工

3、学硕士学位论文摘要现代高新技术的发展，对材料提出了多方面的性能要求。复合材料的出现，促进了材料科学的迅速发展。其中，金属基复合材料以其优良的物理力学性能和优越的使用性能，在航天航空、先进武器制造、新型汽车和医疗器械等领域得到了日益广泛的应用，成为当今世界复合材料研究领域中的一个热点。但是它由于颗粒增强相的存在，成为了一种典型的难加工材料。其不良机械加工性导致了高昂的加工费用，使其商品化程度远远未能达到人们的期望值。因此，对颗粒增强金属基复合材料的加工技术的研究成为了一个亟待解决的课题。本文针对金属基复合材料加工的需要，研制了一套超声振动铣磨电主轴系统，并对电主轴的相关性能进行了测试。主要内容

4、包括：阐述了颗粒增强金属基复合材料的应用领域和难加工性，介绍了超声铣磨加工的原理和电主轴的国内外发展现状。介绍了超声波发生器的工作原理，研究了超声换能器电流的引入方法。选择了电主轴的轴承类型并进行相关方面的研究，确定了电机的冷却方式，同时设计计算并选用了三相异步交流电动机。基于变截面杆的基本纵振方程，选取了换能器的电致伸缩材料，设计了适合于超声铣磨加工的半波长振动系统。同时对工具更换方案进行了研究，建立了工具阻抗匹配的数学模型。电主轴完成加工制造以后，对电主轴的相关性能进行测试。首先测试超声换能器的最大振幅，同时测试换能器在频率变化下的振幅变化，进而绘出换能器的幅频曲线；最后对电主轴的精度和

5、静态刚度等性能进行测试，对电主轴的性能进行了分析。关键词金属基复合材料；振动；铣磨；电主轴-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractWiththedevelopmentofadvancedtechnology,manykindsofperformancesofthematerialsaredemanded.Theappearanceofmultiplexmaterialpromotesabigprogressinmaterialsciencefield.MetalMatrixComposites(MMC),withitsfinephysicalandmechanicalperfor

6、mance,arewidelyusedinspaceflight,advancedweapons,newcarsandmedicalinstruments,etc.Becauseofthese,MMCshavebecomeahotfocusofmultiplexmaterialscience.Buttheexistenceoftheirstrengtheninggrainmakesthemdifficulttomanufacture.ThisisthemostimportantreasontopreventMMCstobewidelyused.Therefore,itisimportantt

7、ostudythetechniqueofmachiningMMCs.ThisdissertationisorientedontheadversemachiningperformanceofMMCs,comesupaschemeofthemotorizedspindleusedforultrasonicvibrationmillingandgrinding,andteststherelatedcapabilit