功率超声振动珩磨是集普通珩磨与超声技术为一体的复合加工方法,它能够改善普通珩磨加工中存在的加工效率低、油石易堵塞、磨削温度高等问题,进而提高产品质量和油石的耐用度。功率超声珩磨以其高效率、高质量、高精度的加工特性越来越来受到人们的关注。目前,关于超声振动珩磨技术应用研究主要以内孔加工为研究对象,而以细长轴加工为研究对象的资料很少。本文在系统总结了国内外大量文献的基础上,通过从细长轴加工方法的选择、功率超声振动珩磨加工的机理、超声珩磨装置的设计方法及其关键零件的实体设计、超声振动谐振系统的动力特性等方面对功率超声振动珩磨进行了深入研究。论文所完成的内容概括如下：首先,文章总体上阐述了功率超声振动技术的发展历程以及国内外的应用状况,分析了普通珩磨存在的问题,提出了采用超声技术辅助珩磨加工的一种复合加工方法,为提高珩磨效率和加工精度开辟了新途径。其次,通过对活塞杆常用加工方法的对比,提出采用功率超声振动珩磨来加工活塞杆。对功率超声振动珩磨运动形式和切削机理进行了研究,确定了径向与纵向振动珩磨加工的临界速度,指出了只有当振动速度超过一定的临界值,超声振动珩磨装置才会发生作用。对功率超声振动加工中存在的空切削现象进行分析,揭示了功率超声振动珩磨提高磨削效率的原因。在对功率超声振动珩磨的磨粒运动情况分析的基础上,建立纵向功率超声珩磨材料去除率的理论模型,得出了去除率与主要因素的数学关系式,揭示了各相关因素对材料去除率的影响。对普通珩磨加工中影响表面粗糙度的主要因素进行了分析,并从超声珩磨自身的工作特性来考虑,揭示了该方法是能够降低工件表面粗糙度的。最后,自行设计出了一套应用于细长轴外圆加工的功率超声振动珩磨装置,并利用有限元软件对其进行分析验证,该装置主要包括超声发生器、换能器、变幅杆、弯曲振动圆盘、挠性杆、油石座和油石等部件。超声发生器为超声振动装置提供振动源,换能器将超声发生器输出的超声频的电振荡转换为纵向机械振动,变幅杆将纵向机械振动放大,并传递给弯曲振动圆盘,弯曲振动圆盘将纵向振动转换为弯曲振动,并传递给挠性杆,挠性杆将弯曲振动转换为纵向振动并传递给油石座,油石座带动与其粘接在一起的油石进行纵向振动,完成珩磨的加工。在此过程中,珩磨头上面的液压抱紧机构通过楔块对油石座施加工作压力。提出了一种应用于细长轴外圆加工的超声振动珩磨装置的理论设计方法,并建立了纵向振动形式下挠性杆—油石座系统的数学模型,得出频率方程。
