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旋转超声磨削是在传统机械磨削的基础上,将超声振动加入到磨削工具上的一种新型的复合加工方法。该方法不仅保留了传统机械磨削的一些优良特性,又因加入超声振动后较大地提高加工效率,有效改善工程陶瓷、复合材料等难加工材料磨削表面质量。本文旨在研制出旋转超声磨削装置,并利用该装置进行了一些实验研究。全文主要内容概括如下:
1. 讨论分析了旋转超声磨削的材料去除机理。旋转超声磨削中材料去除机理具有冲击(磨具上的磨粒对工件表面的高频高速冲击)和磨蚀(磨削工具的旋转和进给运动可模型化为磨削过程)两种作用。
2. 研制了一种新型旋转超声磨削装置。该装置能以附件的形式安装在数控机床上或普通机床上,进行常见表面、甚至一些较复杂型面的旋转超声磨削加工。
3. 基于变截面杆的纵振方程推导了换能器、变幅杆的频率方程,在此基础上分别对超声振动系统各部分进行了设计计算,讨论了制作与装配超声振动系统时需注意的问题。
4. 对选定的三种难磨削材料进行了旋转超声磨削和传统磨削的对比实验研究,观察了试样表面微观形貌的SEM照片。初步研究结果表明:在相同的磨削条件下,超声磨削可以获得较光滑的加工表面,其磨削表面形貌优于传统磨削。传统磨削下磨粒切痕为沿着磨削方向上的单一直线;超声磨削下磨粒切削痕迹不再是单一斜率的直线,而是微小、密集的正弦曲线。