ELID超聲振動磨削技術(shù)開發(fā)及其實驗研究.pdf

1、現(xiàn)代機械制造工業(yè)中，高強度、耐磨損、耐腐蝕、耐高溫的工程陶瓷已廣泛應(yīng)用于機械、汽車、宇航等眾多領(lǐng)域。然而工程陶瓷具有極高的硬度和脆性，其加工成形十分困難，加工成本可達到整個陶瓷元件成本的80％~90%。因此如何高效率地獲得超精密的加工表面質(zhì)量，同時又降低其加工成本是該領(lǐng)域內(nèi)一直亟待解決的主要問題。
　　目前對硬脆材料的精密超精密加工技術(shù)方面，超聲精密加工技術(shù)和ELID鏡面磨削技術(shù)應(yīng)用較為廣泛。ELID鏡面磨削技術(shù)具有較高的加工精度

2、，然而其成本較高，加工工藝較為復(fù)雜。如果能將超聲波振動輔助引入到硬脆材料的加工技術(shù)中來，不僅能有效地提高陶瓷磨削表面精度，而且可以大幅地提高磨削效率。所以，將ELID精密磨削加工技術(shù)和超聲振動輔助磨削技術(shù)相結(jié)合，即可形成一種新型的鏡面磨削技術(shù)，在保證加工表面質(zhì)量的前提下不僅可以提高加工效率，同時也大大降低硬脆材料的加工成本。
　　本文的主要工作和成果如下：
　　1、結(jié)合ELID的磨削加工的原理以及超聲輔助加工的特點，對超聲輔

3、助ELID磨削進行理論研究。在對ELID電解原理以及單顆磨粒運動軌跡分析的基礎(chǔ)上，建立了超聲ELID復(fù)合磨削條件下的磨削力數(shù)學(xué)模型，探討了超聲波輔助對于ELID磨削力的影響。
　　2、根據(jù)超聲輔助ELID磨削加工的總體方案設(shè)計，對超聲波電源進行選型，超聲波換能器、超聲波變幅桿以及超聲波振動臺的材料選擇和結(jié)構(gòu)設(shè)計，開發(fā)制作了磨削用超聲波振動臺。
　　3、采用 Solidworks軟件對變幅桿以及振動臺進行建模并導(dǎo)入 ANSYS

4、軟件進行模態(tài)分析和諧響應(yīng)分析，對超聲波變幅桿以及超聲波振動臺進行模擬仿真研究。通過對振動臺進行模態(tài)分析以及諧響應(yīng)分析判斷振動臺傳遞振幅的效果以及對工件上的振幅值影響，根據(jù)測振實驗數(shù)據(jù)對模擬仿真的結(jié)果進行驗證。
　　4、搭建了超聲輔助ELID磨削加工的實驗裝置，對加工過程中ELID電源參數(shù)、超聲波電源參數(shù)、磨削參數(shù)進行磨削實驗，研究探討各因素對超聲輔助ELID磨削加工切向磨削力的影響。
　　本文所開發(fā)設(shè)計的超聲輔助ELID磨削