非接觸式超聲磨粒研拋裝置設計及工藝研究.pdf

1、在精密加工中，光學石英玻璃等硬脆材料的研拋多采用機械研磨加工的方式，這種加工方式效率低、表面質量差、不易保證形狀精度且無法加工面型復雜的曲面。為了能很好的解決這些問題，本文提出了非接觸式超聲磨粒研拋加工技術。
　　本文運用解析法和有限元方法相結合的方式設計了非接觸式超聲磨粒研拋實驗裝置，對非接觸式超聲磨粒研拋加工過程展開了理論分析、仿真與實驗研究。研究的具體內(nèi)容和結論如下:
　　(1)將變幅桿和工具頭作為整體式變幅器設計。研

2、究發(fā)現(xiàn)，研拋系統(tǒng)的振動頻率隨著變幅器諧振長度、圓盤直徑的增大而減小，隨著圓盤厚度減小而減小。將變幅器應用于非接觸式超聲加工實驗平臺，通過諧振實驗驗證，研拋系統(tǒng)的諧振達到預期效果，滿足設計要求。
　　(2)通過理論分析和仿真研究發(fā)現(xiàn)，在超聲磨粒研拋加工過程中，石英玻璃研拋加工存在脆性斷裂和延性兩種材料去除模式，加工中材料去除模式主要由磨料粒度和工具頭端面輸出振幅控制。不同形狀磨粒沖擊作用下，硬脆材料加工去除主要存在塑性變形、剝落去除

3、和切削去除三種方式。
　　(3)超聲吸收引起的熱效應對諧振系統(tǒng)的穩(wěn)定性影響很大，而超聲吸收主要與超聲的頻率、介質的粘滯性、導熱性、濃度及傳播的距離等因素有關。在超聲輸出頻率一定的情況下，磨料懸浮液的聲吸收隨懸浮液中液體的體積濃度和加工間隙的增大而增大。
　　(4)基于光滑質點流體動力學的數(shù)值模擬和實驗研究，分析加工過程中磨粒懸浮液濃度、沖擊速度以及磨粒種類等不同工藝參數(shù)對工件表面加工質量的影響，揭示了加工表面質量隨不同工藝參