旋转超声辅助磨削加工的实验研究

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1、天津大学硕士学位论文旋转超声辅助磨削加工的实验研究姓名：赵春阳申请学位级别：硕士专业：仪器科学与技术指导教师：张宏伟2011-12中文摘要硅、金刚石、陶瓷、光学玻璃、硬质合金、淬火钢等低塑性、高硬度的硬脆性材料，以其优越的物理、化学和机械性能，在航天、航空、汽车、冶金、机械Jinx：等领域得到越来越广泛的应用。但也正是由于这些材料特性，使其加工难度较大、成本较高，很多传统加工方法无法满足这些材料的加工需求。旋转超声加工技术作为特种加工技术的一种，是集传统超声加工(USM)与金刚石刀具磨削加工为一体的复合加工方式，它的发展使得硬脆性材料的加工变得更简单、高效、可行。本文

2、旨在通过实验研究旋转超声的工作机理、旋转超声对硬质合金材料fl,'JjJrJ工特性以及旋转超声机床的改造方法。论文的主要内容概括如下：(1)为了研究旋转超声辅助加工的工作机理，本文进行了大量实验。依据刀具进给方向以及与工件接触位置的不同，加工过程可以分为钻式磨削、侧面磨削以及端面磨削三种类型。通过分析刀具上金刚石颗粒的运动特性可以发现，对于这三种加工过程而言，有、无旋转超声所造成的最大切削力差异的原因并不相同。(2)本文通过使用四种不同粒度型号的金刚石砂轮分别对硬质合金YG8进行了有、无旋转超声的端面磨削实验，并利用超景深显微镜和白光干涉仪观测了这两种加工方式下的工件

3、表面质量。实验结果表明：当采用粒度号较小的金刚石砂轮时，有旋转超声的工件表面粗糙度要比无超声时的差；但对于粒度号较大的砂轮，有、无旋转超声所得到的工件表面粗糙度差异并不明显，甚至有旋转超声时的表面质量会略优于无旋转超声时的检测结果。相比于传统加工方式，旋转超声的使用可以明显减小被加工材料表面出现裂纹的几率。(3)为了拓宽旋转超声加工技术在国内市场的应用，切实解决硬脆性材料在实际加工过程中遇到的问题，本文基于普通钻铣床的结构特点设计了一套旋转超声加工附件，将其安装在机床上即可实现旋转超声；ONT_功能，大大降低了生产成本。关键词：旋转超声加工，切削力，表面粗糙度，旋转超

4、声加工附件ABSTRACTSincehardandbrittlematerialswhichhavelOW—ductilityandhighhardness．suchassilicon，diamond，ceramic，opticalglass，cementedcarbideandhardenedsteels，havelotsofexcellentproperties，theyhavebeenwidelyusedinaerospace，aviation，automobile．metallurgyandmachiningindustries．However,thistyp

5、eofmaterialsarealsodifnculttobemachinedifusingconventionalmachiningmethod．Asoneofthecost．effectivemachiningmethods．rotaryultrasonicmachiningfRUM)iSahybridmachiningprocessthatcombinesthematerialremovalmechanismsofdiamondgrindingandultrasonicmachining(USM)．Itsdevelopmentmakesitmoreeasilyt

6、ocarryoutthemachiningonthesematerials．Thetargetsofthispaperarestudyingthemechanismofrotaryultrasonicmachining，thecharacteristicsofcementedcarbidebyrotaryultrasonicmachining，andaddingthefunctionofrotaryultrasonicmachiningtoaconventionaldrilling(milling)machine．Thecontentsofthispaperare：f

7、l1QuantitiesofexperimentswereconductedtoinvestigatethecharacteristicsofRUM．AccordingtothefeeddirectionandthepartofthecuttingtooIcontactedwiththeworkpiece，threedifferentmachiningtypesareclassifiedasdrilling，sidegrindingandfacegrinding．Byanalyzingthekinematicsofdiamondgritsofthec