超聲振動(dòng)鉆削機(jī)構(gòu)方案論證報(bào)告

1、目 次1、課題的來(lái)源與意義 31.1 課題的背景與意義31.2 課題設(shè)計(jì)要解決的問(wèn)題31.3 課題研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)42、本課題的設(shè)計(jì)任務(wù)與技術(shù)要求 52.1 本畢業(yè)設(shè)計(jì)課題應(yīng)達(dá)到的目的52.2 本畢業(yè)設(shè)計(jì)課題任務(wù)的內(nèi)容和要求53、方案擬定超聲振動(dòng)鉆削機(jī)構(gòu)總體設(shè)計(jì)布局 53.1 超聲波加工機(jī)床的基本結(jié)構(gòu)53.2 超聲振動(dòng)鉆削機(jī)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)63.3 超聲波加工的基本原理73.4 換能器的選擇83.5 變幅桿的選用104、方案對(duì)比 11方案確定 13本畢業(yè)設(shè)計(jì)課題工作進(jìn)度計(jì)劃14參考文獻(xiàn)15畢業(yè)設(shè)計(jì)論證報(bào)告第一章 課題的來(lái)源與意義1.1課題的背景與意義 隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展和激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng),加快

2、了產(chǎn)品更新?lián)Q代的步伐,為此,各種新材料、新結(jié)構(gòu)、高要求的零部件大量涌現(xiàn),這對(duì)機(jī)械制造業(yè)提出了新的要求。解決各種難切削材料尤其是硬脆材料和復(fù)合材料的加工問(wèn)題成了一個(gè)急待解決的問(wèn)題。傳統(tǒng)加工方法難度大，質(zhì)量差，特種加工業(yè)應(yīng)運(yùn)而生。特種加工包括電火花加工、超聲波加工以及激光加工等。其中，超聲波加工適合于加工各種硬脆材料，尤其是電加工難以加工的材料，如玻璃、陶瓷、石英、金剛石、半導(dǎo)體等材料，因此在現(xiàn)在的加工中得到了廣泛的應(yīng)用。但是，超聲波加工機(jī)床具有體積大、成本高的缺陷，還有加工的尺寸受到限制。為此，本文提出了一種新型旋轉(zhuǎn)超聲復(fù)合鉆削機(jī)構(gòu)。該新型結(jié)構(gòu)可以作為一種機(jī)床附件，具有體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、

3、可加工大型工價(jià)的優(yōu)點(diǎn)，這對(duì)超聲波加工以及機(jī)床的發(fā)展具有十分重要的意義。1.2 課題設(shè)計(jì)要解決的問(wèn)題 1、對(duì)超聲加工機(jī)床進(jìn)行分析，通過(guò)和普通機(jī)床的比較，研究一種新的結(jié)構(gòu)，使其可以安裝在普通機(jī)床上可以進(jìn)行旋轉(zhuǎn)超聲加工。 2、幅桿是超聲波機(jī)床振動(dòng)系統(tǒng)的重要組成部分，本文將從聲學(xué)角度和波動(dòng)方程角度來(lái)探討變幅桿的設(shè)計(jì)和刀具的設(shè)計(jì)問(wèn)題。 3、對(duì)變幅桿進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析和動(dòng)力學(xué)分析，分析其最大應(yīng)力和振幅的變化曲線(xiàn)。 4、為滿(mǎn)足不同用戶(hù)的要求，以超聲電源功率250w的鉆削頭結(jié)構(gòu)為基型產(chǎn)品，對(duì)其進(jìn)行系列化設(shè)計(jì)。 5、通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)構(gòu)的可行性，并且對(duì)其進(jìn)行超聲加工的效率和質(zhì)量進(jìn)行研究，以驗(yàn)證其是否達(dá)到專(zhuān)用機(jī)床的要求。

4、6、對(duì)本課題的內(nèi)容做出總結(jié)和展望。1.3 課題研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) 早在1927年，r.w.wood和a.l.loomis就發(fā)表了一篇關(guān)于超聲波加工的論文。1945年l.balamuth申請(qǐng)了關(guān)于超聲加工的專(zhuān)利。1960年左右，英國(guó)hawell原子能研究中心的科學(xué)家發(fā)明新的超聲鉆削復(fù)合加工方法。70年代，美國(guó)也開(kāi)始進(jìn)一步的研究。日本則于80年代后期成功的研制出了樣機(jī)。其加工效率較傳統(tǒng)加工方法高出6-10倍。目前超聲波加工已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，如超聲鉆孔、超聲清洗、超聲研磨等，而且還被廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。1992年11月在日本舉行的第四屆中日超精密金剛石切削技術(shù)學(xué)術(shù)研究會(huì)上，提出了兩篇報(bào)告。一篇是超聲振

5、動(dòng)在難加工材料超精密金剛石切削加工的應(yīng)用，研究表明:采用金剛石刀具的超聲振動(dòng)切削能獲得表面粗糙度約為光學(xué)質(zhì)量表面。而且對(duì)玻璃可以進(jìn)行塑形加工。另一篇是我國(guó)北京航天大學(xué)韓云臺(tái)所作振動(dòng)切削表面形成機(jī)理報(bào)告，用彈性和塑形理論對(duì)兩維振動(dòng)切削加工分析表明：超聲振動(dòng)切削能減小加工表面回顫，實(shí)現(xiàn)精密微切削。 我國(guó)超聲加工始于50年代末期，曾掀起一陣群眾性的“超聲熱”，由于超聲電源、換能器、聲振系統(tǒng)很不成熟，缺乏合理的組織和持續(xù)的研究工作，很快就冷了下來(lái)。60年代末，哈爾濱工業(yè)大學(xué)應(yīng)用超聲車(chē)削，加工了一批飛機(jī)上的鋁制細(xì)長(zhǎng)軸，取得了良好的切削效果。1976年，我國(guó)再次展開(kāi)超聲加工的試驗(yàn)研究和理論探討工作。198

6、3年，機(jī)械電子工業(yè)部科技司委托機(jī)械工藝師雜志編輯部在西安召開(kāi)了我國(guó)第一次“振動(dòng)與切削專(zhuān)題討論會(huì)”。1985年，機(jī)械電子工業(yè)部第十一研究所研制成功旋轉(zhuǎn)超聲加工機(jī)，在玻璃、陶瓷等硬脆材料的鉆孔、套料、斷銑、內(nèi)外圓磨削及螺紋加工中，取得了優(yōu)異的工藝效果。80年代后期，天津大學(xué)的李天基等人在高速鉆削時(shí)對(duì)鉆頭施以超聲振動(dòng)，提出了高效的超聲鉆削復(fù)合加工方法，效率比傳統(tǒng)的超聲加工提高6倍以上，表面質(zhì)量也有了大幅度的提高。北京裝甲兵技術(shù)學(xué)院提出了一種“超聲振動(dòng)車(chē)削”的新工藝，其特點(diǎn)是功率小、振幅小，同樣可獲得一般振動(dòng)車(chē)削效果。清華大學(xué)王先逵等進(jìn)行了45號(hào)鋼制成的超聲砂帶研拋的實(shí)驗(yàn)研究。第二章 本課題的設(shè)計(jì)任務(wù)

7、與技術(shù)要求2.1本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題應(yīng)達(dá)到的目的： 超聲振動(dòng)鉆削加工是當(dāng)前的一項(xiàng)特種加工技術(shù)。該加工技術(shù)對(duì)于陶瓷、高強(qiáng)度復(fù)合材料等硬脆材料具有獨(dú)到的優(yōu)勢(shì)。但是，超聲波加工機(jī)床具有體積大、成本高的缺陷，還有加工的尺寸受到限制。為此，本文提出了一種新型旋轉(zhuǎn)超聲復(fù)合鉆削機(jī)構(gòu)。該新型結(jié)構(gòu)可以作為一種機(jī)床附件，具有體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、可加工大型工價(jià)的優(yōu)點(diǎn)，這對(duì)超聲波加工以及機(jī)床的發(fā)展具有十分重要的意義。本設(shè)計(jì)涉及到機(jī)制專(zhuān)業(yè)學(xué)生所學(xué)的主要專(zhuān)業(yè)課和專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，能充分得到機(jī)制專(zhuān)業(yè)方面能力的訓(xùn)練。該課題有利于提高學(xué)生的（1）綜合應(yīng)用能力（2）應(yīng)用參考文獻(xiàn)能力（3）設(shè)計(jì)能力（4）計(jì)算能力（5）計(jì)算機(jī)應(yīng)用能

8、力（6）分析問(wèn)題的能力（7）創(chuàng)新能力等。2.2本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題任務(wù)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）： （1） 超聲振動(dòng)鉆削機(jī)構(gòu)部件圖一張； （2） 總裝配圖一張； （3） 主要零件圖； （4） 英文翻譯一份； （5） 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份，不少于5000字。 （6） 方案論證報(bào)告一份； （7） 圖紙量不少于零號(hào)圖紙4張；第三章 方案擬定 3.1 超聲波加工機(jī)床的基本結(jié)構(gòu)超聲加工機(jī)床又稱(chēng)超聲加工設(shè)備，他們的功率大小和結(jié)構(gòu)形狀雖有所不同，但其組成部分基本相同，一般包括超聲發(fā)生器、超聲振動(dòng)系統(tǒng)、機(jī)床本體和磨料工作懸浮液循環(huán)系統(tǒng)等，其主要組成部分如下所示：3.2 超聲振動(dòng)鉆削機(jī)構(gòu)

9、的基本結(jié)構(gòu) 1、超聲加工機(jī)應(yīng)具備的基本要求 一般超聲加工機(jī)主要實(shí)現(xiàn)超聲加工的功能需要具有的功能包括下列幾點(diǎn)：1）、工具或工件的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；2）、工具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；3)、工具的超聲振動(dòng)；4)、工作臺(tái)的x方向的運(yùn)動(dòng)；5）、工作臺(tái)的y 方向的運(yùn)動(dòng)；6）、大功率加工機(jī)還要冷卻系統(tǒng)（風(fēng)冷或水冷）。 其中，工具或工件的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)、工具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與超聲振動(dòng)是超聲小孔加工必須的基本運(yùn)動(dòng):工作臺(tái)x、y方向的移動(dòng)是為了加工不同位置的孔或加工成型槽，同時(shí)便于工件的裝夾和定位。2、超聲振動(dòng)鉆削機(jī)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu) 從上面對(duì)超聲波加工機(jī)應(yīng)具備的六項(xiàng)基本要求可以看出，第1、2、4、5項(xiàng)要求是一般普通數(shù)控機(jī)床都具備的條件，所以我們可以

10、利用普通機(jī)床的本體結(jié)構(gòu)，而第三項(xiàng)要求工具的超聲振動(dòng)是通過(guò)超聲振動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的，所以超聲振動(dòng)鉆削機(jī)構(gòu)的主要結(jié)構(gòu)就是超聲波加工的聲學(xué)系統(tǒng)。 總體結(jié)構(gòu)的完善設(shè)計(jì)是超聲加工得以順利進(jìn)行的重要保證?；谏鲜鏊v，鉆削機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)從以下幾點(diǎn)出發(fā)：1）、考慮到聲學(xué)部分在加工時(shí)的高速鉆削運(yùn)動(dòng)，應(yīng)充分保證旋轉(zhuǎn)部分的運(yùn)動(dòng)平衡性，因而在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量考慮各部件的對(duì)中性，以及部件之間的相互連接和定位，以便將偏心度降至最低。鉆削頭各部件加工時(shí)要嚴(yán)格保證公差要求，并進(jìn)行良好的裝配，以保證其運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，這與超聲振動(dòng)系統(tǒng)的壽命及加工效率和質(zhì)量有非常密切的關(guān)系。2)、在考慮到鉆削頭各個(gè)零部件對(duì)中性以及可靠性，這也是設(shè)計(jì)兩個(gè)支撐架固定在

11、機(jī)床主軸上的主要目的，同時(shí)還能防止鉆削頭的擺動(dòng)。3）、有足夠的穩(wěn)定性和承載能力，能夠抵制干擾，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定加工。4）、該超聲波加工的振動(dòng)系統(tǒng)不能與它所要安裝的機(jī)床主體發(fā)生干涉。我們可以把超聲振動(dòng)鉆削機(jī)構(gòu)作為一種機(jī)床附件，機(jī)床附件是指除機(jī)床以外的用于擴(kuò)大機(jī)床加工性能范圍的附屬裝置。由于機(jī)床主機(jī)的發(fā)展，機(jī)床附件種類(lèi)越來(lái)越多，要求也越來(lái)越高，超聲振動(dòng)鉆削機(jī)構(gòu)就是對(duì)機(jī)床附件的發(fā)展。3.3 超聲波加工的基本原理超聲波加工是利用工具作超聲振動(dòng)，并沿工具頭振動(dòng)方向施加一定壓力，通過(guò)液體磨料來(lái)加工材料。超聲波加工的基本原理是:加工時(shí)，超聲波發(fā)生器通過(guò)換能器產(chǎn)生超聲波(頻率通常為16-25khz)，此波因振幅太小，

12、僅o.olmm，不能用于加工，需通過(guò)變幅桿放大至0.01-l0.1 mm，再傳給工具。此時(shí)，工具與工件之間充滿(mǎn)了液體(水或煤油)與磨料(氧化鋁或碳化硅等)混合的懸浮液。工具以很小的壓力壓在工件上。工作液中懸浮的磨粒在工具的超聲振動(dòng)下，以高速不斷沖擊工件加工表面，使該表面受到很大的壓強(qiáng)而產(chǎn)生材料的變形，當(dāng)應(yīng)力超過(guò)其強(qiáng)度極限時(shí)，材料將發(fā)生破壞而成粉末狀去除。同時(shí)由于懸浮工作液的擾動(dòng)，促使磨粒以高速拋磨工件的加工表面。此外，懸浮工作液受工具端部的超聲振動(dòng)而產(chǎn)生的“空化”現(xiàn)象在工件表面形成液體空腔，促使液體滲入被加工材料的縫隙處，而空腔的瞬時(shí)閉合又引起強(qiáng)烈的液壓沖擊，加快了工件材料的機(jī)械碎除作用，并有

13、利于加工區(qū)域磨料懸浮液的均勻攪拌和磨蝕產(chǎn)物的排除。磨料懸浮液的循環(huán)流動(dòng)使磨料不斷更新，并帶走被粉碎下來(lái)的材料微粒，工具逐漸滲入到材料中，工具形狀便復(fù)現(xiàn)在工件上。因此，超聲加工是磨粒在超聲振動(dòng)下的機(jī)械沖擊和拋磨作用與超聲空化作用的綜合結(jié)果，其中磨粒的連續(xù)沖擊和拋磨作用是主要的。1)懸浮液中磨料的不斷機(jī)械沖擊，是超聲加工的主要因素，但不僅是這一因索；2)由于工具端部的超聲振蕩而產(chǎn)生的“空化”現(xiàn)象，令工件表面形成液體空腔，促使液體進(jìn)入工件縫隙處，空腔的瞬間空化，更會(huì)加速磨料對(duì)工件表面的破碎作用；3)可以認(rèn)為，超聲加工正是磨料的機(jī)械沖擊與空化作用的綜合結(jié)果。后來(lái)，在傳統(tǒng)超聲波加工的基礎(chǔ)上發(fā)展了旋轉(zhuǎn)超聲

14、波(rum)，它與傳統(tǒng)超聲波加工不同之處在于:工具在作超聲振動(dòng)的同時(shí)附加了旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng);工具由金屬粉末和人造金剛石或立方氮化硼磨料按一定比例燒結(jié)而成;將冷卻水而不是磨料一懸浮液輸入到工具和工件表面之間。3.4 換能器的選擇換能器的功能是將超聲波發(fā)生器產(chǎn)生的超聲頻電振蕩信號(hào)轉(zhuǎn)換為超聲頻機(jī)械振動(dòng)，它是超聲加工設(shè)備的關(guān)鍵部件之一。前面已經(jīng)介紹了換能器可分為兩大類(lèi):一類(lèi)是磁致伸縮換能器，另一類(lèi)是壓電換能器。為了合理選用換能器，必須了解各種換能器的特點(diǎn)，下面具體介紹兩種換能器的特點(diǎn)：壓電換能器的特點(diǎn):1、結(jié)構(gòu)尺寸小，瞬時(shí)輸出功率達(dá)3 5 -40w/，但連續(xù)振動(dòng)時(shí)只能達(dá)到它的1/5左右，即7-8 w/ (無(wú)冷

15、卻散熱條件時(shí))；2、電聲轉(zhuǎn)換效率高達(dá)90；3、抗拉強(qiáng)度低，設(shè)計(jì)、裝配和工作時(shí)易損壞；4、超聲振動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造和調(diào)整的精度要求較高；5、頻率范圍窄(一般為1000hz ) ；6、價(jià)格便宜；7、冷卻方式簡(jiǎn)單；8、換能器與變幅桿一般采用螺紋連接。換能器與變幅桿之間的結(jié)合面以及其它結(jié)合面的加工質(zhì)量、連接螺紋的加工質(zhì)量對(duì)振動(dòng)參數(shù)都有影響。磁致伸縮換能器的特點(diǎn):1、在工作條件變化很大的情況下使用時(shí)，切削力的變化以及振動(dòng)系統(tǒng)自身的一些變化對(duì)工具振動(dòng)形態(tài)的影響小；2、機(jī)械強(qiáng)度高，振動(dòng)系統(tǒng)使用安全可靠，換能器壽命長(zhǎng)； 3、頻率范圍寬，因而工具在磨損范圍較大的情況下仍能找到諧振頻率點(diǎn)；4、每單位面積的輸出功率

16、可達(dá)30-40w/ ；5、轉(zhuǎn)換效率低，一般為30%-40%；6、鎳片價(jià)格昂貴；7、鎳片換能器與變幅桿之間一般采用釬焊連接；8、一般采用循環(huán)水冷卻方式，因而需附加水冷卻系統(tǒng)。從上述特點(diǎn)可以看出，各種換能器都有利弊。因此，在選擇換能器的種類(lèi)時(shí)，要根據(jù)加工的具體條件加以分析比較。磁致伸縮換能器雖然具有較小的機(jī)械q值，可以傳遞聲能的頻率范圍寬，能容許變幅桿的設(shè)計(jì)制造誤差以及工具磨損。然而，磁致伸縮換能器的效率極低，其電能損失轉(zhuǎn)換為熱能，因此必須帶有冷卻設(shè)備，由于工作時(shí)主軸高速旋轉(zhuǎn)，使得其主軸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜。壓電換能器正好克服上述缺點(diǎn)，它體積小，機(jī)械諧振頻率低，輸出振幅大，阻抗易于控制和匹配，效率高，

17、不需冷卻設(shè)備，為旋轉(zhuǎn)加工提供了方便，雖然其具有較高的機(jī)械q值，但現(xiàn)在的超聲波電源一般都具有良好的頻率跟蹤性能，完全能跟蹤其固有頻率的變化。因此，本設(shè)計(jì)擬采用壓電換能器。3.5 變幅桿的選用超聲波加工過(guò)程中，工具前端只有達(dá)到一定的振幅才能提高加工效率，振幅的增大可以有兩種方式獲得:一種是加大輸入電功率，在壓電材料的工作范圍內(nèi)，提高換能器的激勵(lì)電壓，從而增大工具頭的振幅，這種力一法不能改變換能器前后的振速比，效率低，此外持續(xù)的工作會(huì)引起換能器發(fā)熱，使換能器的工作效率及功率容量嚴(yán)重下降;另一種是在換能器與工具頭之間增加變幅桿又稱(chēng)為超聲聚能器，它主要作用是放大機(jī)械振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)位移和振動(dòng)速度，或?qū)⒊?/p>

18、能量聚集在較小的面積上，此外，變幅桿還可以作為機(jī)械阻抗變換器，在超聲換能器與聲負(fù)載之間進(jìn)行阻抗匹配，使能量有效的傳輸。本文采用第二種方法。第二章已經(jīng)介紹了變幅桿有多種類(lèi)型，不同形狀的變幅桿都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，具體情況如表3一1所示。本章還將從聲學(xué)角度和波動(dòng)方程兩個(gè)方面來(lái)介紹階梯形變幅桿的設(shè)計(jì)工作。第四章 方案對(duì)比方案一此方案把超聲振動(dòng)機(jī)構(gòu)作用于刀具上，從而滿(mǎn)足我們的使用要求，達(dá)到普通機(jī)床切削加工玻璃、陶瓷、鈦合金等難機(jī)加工的材料。而且可以達(dá)到相當(dāng)高的精度。總的說(shuō)來(lái)此方案除有超聲加工的一般優(yōu)點(diǎn)以外還具有以下特點(diǎn)：1、整個(gè)機(jī)構(gòu)成本低。因?yàn)榈毒叩恼麄€(gè)機(jī)構(gòu)的質(zhì)量很小，完成相同的振動(dòng)對(duì)超聲波發(fā)生器的要求較

19、低。通常的情況下就可以滿(mǎn)足。不需要特別的選用超聲波發(fā)生器。2、達(dá)到較高的精度，滿(mǎn)足使用要求。由于整個(gè)機(jī)構(gòu)的質(zhì)量很小，使得刀具在振動(dòng)過(guò)程中的靈敏度相當(dāng)高，從而使誤差及時(shí)的傳遞到測(cè)試儀里及時(shí)調(diào)整，通過(guò)此種方法來(lái)提高加工的精度。3、便于裝夾。由于整個(gè)機(jī)構(gòu)質(zhì)量體積都較小，使得整個(gè)機(jī)構(gòu)很容易就固定在普通機(jī)床上。如本機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的和主軸相連的支撐桿便可以達(dá)到固定的目的，而且可以提高精度，防止機(jī)構(gòu)擺動(dòng)。4、便于維修。構(gòu)成機(jī)構(gòu)的部件質(zhì)量、體積都非常小，所以如出現(xiàn)問(wèn)題很容易進(jìn)行維修，只需要分別來(lái)檢查維修即可。方案二此方案把超聲振動(dòng)機(jī)構(gòu)作用于工件上，從而滿(mǎn)足我們的使用要求，達(dá)到普通機(jī)床切削加工玻璃、陶瓷、鈦合金等難機(jī)

20、加工的材料。此方案與普通的機(jī)床相比也可以達(dá)到較高的精度，但與方案一相比就顯得缺點(diǎn)百出，具體所來(lái)有以下幾點(diǎn)：1、整個(gè)機(jī)構(gòu)成本高。因?yàn)榧庸さ墓ぜ馁|(zhì)量比刀具大的多，完成相同的振動(dòng)對(duì)超聲波發(fā)生器的要求較高。通常的情況下，需要特別的選用超聲波發(fā)生器才能滿(mǎn)足要求。2、精度有所降低。由于加工工件與刀具質(zhì)量相比很大，使得刀具在振動(dòng)過(guò)程中的靈敏度不高，從而使誤差不能及時(shí)的傳遞到測(cè)試儀里及時(shí)調(diào)整，所以加工的質(zhì)量有限。3、不便于裝夾。由于加工工件與刀具相比質(zhì)量很大，使得整個(gè)機(jī)構(gòu)不容易就固定在普通機(jī)床上。如本機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的和主軸相連的支撐桿就不可以達(dá)到固定的目的，無(wú)法防止機(jī)構(gòu)擺動(dòng)，降低加工質(zhì)量。4、不便于維修。構(gòu)成機(jī)構(gòu)

21、的部件質(zhì)量、體積都非常大，所以如出現(xiàn)問(wèn)題不容易進(jìn)行維修，檢測(cè)也比較復(fù)雜。方案確定結(jié)合方案的綜合評(píng)價(jià)、剛性評(píng)價(jià)、精度評(píng)價(jià)、效率評(píng)價(jià)和成本評(píng)價(jià)得到的最優(yōu)方案如下：總體布局采用方案一，把超聲振動(dòng)鉆削機(jī)構(gòu)裝在刀具上，從而達(dá)到普通機(jī)床切削加工玻璃、陶瓷、鈦合金等難機(jī)加工的材料的目的。換能器選用壓電陶瓷換能器，變幅桿采用圓錐形變幅桿。因?yàn)槠渲圃烊菀?，機(jī)械強(qiáng)度大，又滿(mǎn)足我們的放大系數(shù)。綜合評(píng)價(jià)其優(yōu)點(diǎn)如下：1)加工對(duì)象為各種硬脆材料，如玻璃、陶瓷、人造寶石、半導(dǎo)體等材料，尤其是電加工難以加工的材料。其原因是超聲加工是靠磨料及液體分子的不斷沖擊、空化作用。2)加工精度高。尺寸精度可達(dá)0.01-0.02mm，表面

22、粗糙度可達(dá)0.63 -0.08，被加工面也無(wú)組織改變，無(wú)殘余應(yīng)力，其原因是其加工靠微小磨粒作用。3)工件在加工過(guò)程中受力小。這是因?yàn)樵诩庸み^(guò)程中，磨料運(yùn)動(dòng)方向與加工表面垂直與切入方向一致，工件僅受磨料瞬時(shí)局部沖擊力，不存在橫向摩擦之故。因此，對(duì)一于加工薄壁、窄縫及低剛度工件是有利的。4)可加工出復(fù)雜型腔及型面。其原因是工具可用較軟材料制作，故易于制出復(fù)雜形狀之工具?；诖耍瑳Q定了超聲加工機(jī)床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于維護(hù)。5)與電解加工、電火花加工比較，超聲波加工效率較低。6）整個(gè)機(jī)構(gòu)成本低。7）達(dá)到較高的精度，滿(mǎn)足使用要求。8）便于裝夾。9）便于維修。本畢業(yè)設(shè)計(jì)課題工作進(jìn)度計(jì)劃：2008年2月 25日-3 月 30日完成畢業(yè)設(shè)計(jì)方案論證報(bào)告；2月25日-3月 30日完成畢業(yè)設(shè)計(jì)方案論證報(bào)告；4月1 日-5 月1日完成畢業(yè)設(shè)計(jì)圖紙；5月2日-5 月10日進(jìn)行設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)編寫(xiě)；5月11日-5 月31日進(jìn)行畢業(yè)論文撰寫(xiě)及修改。參考資料1胡傳忻 特種加工手冊(cè) 北京工