微細(xì)超聲波加工中工具橫向振動(dòng)研究.pdf

1、隨著微機(jī)電產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，微型部件在各個(gè)行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用，它們的制作都離不開微細(xì)加工技術(shù)。其中，微細(xì)超聲波加工技術(shù)就是一種獨(dú)具特色的特種加工技術(shù)，特別適用于在不導(dǎo)電的脆硬性材料上加工。其主要依靠工件或工具的超聲頻振動(dòng)帶動(dòng)加工液中的磨粒運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而沖擊工件，使材料去除。
　　在超聲加工過程中，磨粒在持續(xù)捶擊工件的同時(shí)，也會(huì)同樣的高頻沖擊工具底面，進(jìn)而可能使得工具產(chǎn)生橫向振動(dòng)或彎曲變形，影響加工精度。加工精度的高低是衡量某種加工方法優(yōu)

2、劣的重要指標(biāo)，就目前超聲波加工的精度來說，還存在進(jìn)一步提高的必要。以往關(guān)于這方面的研究，多集中在探究加工參數(shù)及機(jī)床設(shè)備對(duì)加工精度的影響，較少有人從工具橫向振動(dòng)或變形角度考慮。
　　為了提高微細(xì)超聲波加工中的加工精度，本文分別從工具橫向振動(dòng)、加工參數(shù)、機(jī)床設(shè)備、工具制備幾個(gè)方面進(jìn)行了探究。首先分析了工具在加工過程中的受力狀態(tài)，并基于材料力學(xué)理論與非線性振動(dòng)理論判別了工具發(fā)生失穩(wěn)變形或參數(shù)共振的條件，得出在常用的加工參數(shù)條件下，工具發(fā)

3、生的是橫向的自由振動(dòng)。然后，推導(dǎo)了工具橫向振動(dòng)的動(dòng)力學(xué)方程并采用數(shù)值求解，最終得到了可以計(jì)算加工過程中工具末端橫向振動(dòng)振幅的理論模型。
　　該模型可以根據(jù)已知加工條件和工具尺寸進(jìn)而計(jì)算出加工孔的理論孔徑值，或者在已知加工條件和目標(biāo)孔徑條件下計(jì)算出所需采用的工具尺寸。研究中共設(shè)計(jì)了40組實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證該模型在不同加工條件下預(yù)測(cè)孔徑的準(zhǔn)確性及其實(shí)際應(yīng)用的可行性。其中，40組實(shí)驗(yàn)中理論孔徑值與實(shí)測(cè)孔徑值的相對(duì)誤差小于2%的有37組。充分說明了