超声珩磨振动系统动态设计

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1、维普资讯http://www.cqvip.com2006年第6期·设计与研究·文章编号：1001—2265(2006)06—0025—03超声珩磨振动系统动态设计辛志杰，徐燕申(1．天津大学机械学院，天津300072；2．中北大学机械学院，太原030051)摘要：对超声珩磨振动系统传递原理及振动系统的设计方法进行了研究。运用有限元动力学分析方法对超声珩磨振动系统进行了模态分析以及谐响应分析，得到了弯曲振动圆盘、振动子系统的谐振频率以及油石座的谐振位移。实验测试较好地验证了理论分析结果，解决了振动系统传统设计中周期长、成本

2、高、匹配性能差等问题，为超声珩磨的推广应用提供了新的研究思路与方法。关键词：超声珩磨；振动系统；模态分析；谐响应分析；实验测试中图分类号：TBI22文献标识码：ADynamicDesignofUltrasonicHoningVibrationSystemXINZhi-jie一，XUYan-shen(1．CollegeofMechanicalEngineering，TianjingUniversity，Tianjin300072，China；2．CollegeofMechanicalEngineering，NorthUni

3、versityofChina，Taiyuan030051，China)Abstract：TransferprincipleofvibrationsysteminultrasonichoninganddesignmethodarestudiedFiniteele-mentdynamicsmethodisusedtocarryoutmodalanalysisandharmonicanalysistovibrationsystemofultra-sonichoning．Resonancefrequencyofbendvibra

4、tiondiscandvibrationsu~stemalongwithresonancedis-placementinhonearegainedExperimenttestpreferablyvalidateanalysisresultoftheory．Problemssuchaslongperiodandhighcostasveilaspoormatchingcapabilityaresolved．Thisprovidesanewresearchmethodforextendapplicationofultrason

5、ichoning．Keywords：ultrasonichoning；vibrationsystem；modalanalysis；harmonicanalysis；experimenttest成功推广应用于生产实践的原因。0引言本文采用有限元分析方法，对超卢珩磨振动系统超声珩磨是在普通珩磨的基础上，通过一定的方进行动、静态分析与设计，为超声珩磨进一步的推广应法在油石上施加超声频的机械振动而形成的一种新型用提供了研究思路与方法。加工方法。目前，汽缸套工作表面最终加工所采用的1超声珩磨振动系统传递原理工艺方法都是珩磨，通常在

6、精镗之后进行二次珩磨，即粗珩和精珩，或者进行平顶珩磨。由于超声珩磨具有超声波发生器产生的超声频电振荡经换能器转换珩磨力小、油石不易堵塞、易于形成平顶网纹等优点，为超声频的机械振动，即在换能器的输出端面产生3—其应用具有较广阔的空间。5m、频率为20kHz左右的超声机械振动，由于该振幅超声加工中超声能量的传输及利用是制约其推广太小还不能用于机械加工，要通过超声变幅杆将其放应用的瓶颈问题，与超声车削、超声钻削等超声加工方大，放大后的振幅约为lOixm左右，再通过圆盘将此纵法相比，超声珩磨振动系统的传递环节多、结构复杂、向振动

7、转换成弯曲振动，并由一定直径的钢丝将弯曲能量损失大，采用传统的振动系统设计方法周期长、成振动转换成纵向振动传递给油石座以进行切削加工。本高、振动系统中各环节的匹配性能差，严重影响了超2振动系统的设计方法声珩磨的推广应用，这也是我国虽然提出并断续应用振动切削技术起源于上世纪30～40年代，后来日超声珩磨已有多年的历史，但至今该项技术仍然没有本及前苏联的一些学者将其推广应用到了超声珩磨加收稿日期：2005—11—21作者简介：辛志杰(1966一)，男，河南商丘人，中北大学机械工程系副教授，天津大学博士研究生，主要研究方向为切

8、削动力学、超声加工等，(E—mail)hbgxy—xzj@163．com；徐燕申(1936一)，男，江苏无锡人，天津大学机械学院教授，博士研究生导师，主要从事机械动力学、机械动态设计、快速响应及产品创新设计等方面的研究工作。·25·维普资讯http://www.cqvip.com·设计与研究·组合机床与自动化加工技术