1、南京理工大学毕业设计说明书论文作者学号054908221015教学点苏州市职业大学专业机电一体化题目小型超声波钻床设计指导者姓名专业技术职务评阅者姓名专业技术职务2010年11月讲师副教授南京理工大学毕业设计（论文）评语学生姓名班级、学号054908221015题目小型超声波钻床设计综合成绩指导者评语该生很好地完成了毕业设计任务书规定的工作，介绍了超声波的工作原理、河特点。重点分析超声波钻床的机械结构特点，对超声波钻床的变幅杆、换能器、床身结构尺寸进行分析研究，确定了超声波钻床的设计方案，绘制了超声波钻床主要部件的零件图和装配图。并通过试验验证了超声波钻床的加工特性和存在的设计缺陷。毕业设计说
2、明书、开题报告等文本内容写作规范，图纸表达基本符合工程图纸要求，整体来说符合毕业设计相关要求。该生毕业设计整体来说完成的比较出色，但也有某些不足的地方，如在工程图纸表达上还存在尺寸标注不全、公差不合理等情况，这主要是因为平时缺乏相关工程项目开发的经验。鉴于以上情况和该生毕业设计过程中良好表现，成绩评定为82分。允许提交答辩。指导者签字年月日毕业设计（论文）评语评阅者评语对超声波加工的工作原理掌握透彻、超声波钻床的机械结构设计方案合理、结构尺寸分析计算准确，论文说明书、开题报告等文本内容写作规范，图纸表达基本符合工程图纸要求，整体来说符合毕业设计相关要求。评阅者签字年月日答辩委员会（小组）评语能
3、准确介绍超声波加工的工作原理，对超声波钻床机械结构设计方案的介绍思路清晰，对超声波钻床的机械结构设计与强度分析计算原理运用准确，设计效果良好。对答辩组提出的问题回答准确，达到毕业设计要求。答辩委员会（小组）负责人签字年月日4毕业设计说明书（论文）中文摘要超声加工是利用超声振动工具在有磨料的液体介质中或干磨料中产生磨料的冲击、抛磨、液压冲击及由此产生的气蚀作用来去除材料，或给工具或工件沿一定方向施加超声频振动进行振动加工，或利用超声振动使工件相互结合的加工方法。几十年来，超声加工技术的发展迅速，在超声振动系统、深小孔加工、拉丝模及型腔模具研磨抛光、超声复合加工领域均有较广泛的研究和应用，尤其是在
4、难加工材料领域解决了许多关键性的工艺问题，取得了良好的效果。论文着重介绍了超声波加工系统基本组成和超声波加工的特点，如发生器、换能器、变幅杆和超声磨料加工等，并通过超声波加工中典型加工方式超声波钻进行了实验、研究和分析，最终得出超声波加工的特点，对超声波加工的独特优点进行了很好论证。本文在上述目的基础上根据超声波钻的特点，构思并设计出超声钻床的钻台。本设计方案主要满足了结构简单、运动平稳、操作方便、能实现多个方向动作等要求，很好的满足了超声钻加工的进给与装夹。展望未来，超声加工技术的发展前景是美好的。随着传统加工技术和高新技术的发展，超声波振切削加工技术应用日益广泛。人们越多把超声波加工与其他
5、加工方式相结合，逐渐形成了多样的加工方法。超声波加工技术在现代工业、国防和高新技术等领域得到广泛应用。关键词超声加工发生器换能器变幅杆5毕业设计说明书（论文）外文摘要TITLEULTRASONICMACHININGTECHNOLOGYSTATUSANDDEVELOPMENTTRENDABSTRACTULTRASONICMACHININGTOOLISTHEUSEOFULTRASONICVIBRATIONINALIQUIDABRASIVEORDRYABRASIVEMEDIAPRODUCEDINTHEIMPACTOFABRASIVE,POLISHING,ANDTHERESULTINGHYDRAULI
6、CIMPACTOFCAVITATIONEFFECTSTOREMOVETHEMATERIALS,ORTOTHETOOLORTHEWORKPIECEALONGACERTAINDIRECTIONAPPLIEDPROCESSINGOFULTRASONICVIBRATIONTOVIBRATION,ORTHEUSEOFULTRASONICVIBRATIONTOTHEWORKPIECECOMBINATIONOFPROCESSINGMETHODSFORDECADES,THERAPIDDEVELOPMENTOFTECHNOLOGY,ULTRASONICMACHINING,THEULTRASONICVIBRATI
7、ONSYSTEM,DEEPHOLEPROCESSING,WIREDRAWINGDIEANDCAVITYMOLDPOLISHING,ULTRASONICCOMPLEXPROCESSINGAREASHAVEAWIDERRANGEOFRESEARCHANDAPPLICATION,ESPECIALLYINAREASOFDIFFICULTMATERIALSMANYOFTHEKEYTECHNOLOGYTOSOLVEPROBLEMS,ANDACHIEVEDGOODRESULTSPAPERFOCUSESONTHEBASICCOMPONENTSOFULTRASONICMACHININGANDULTRASONIC
8、MACHININGSYSTEMCHARACTERISTICS,SUCHASTHEGENERATOR,TRANSDUCER,HORNANDULTRASONICABRASIVEMACHINING,ETC,ANDTHETYPICALULTRASONICMACHININGPROCESSBYWAYOFULTRASONICDRILLINGEXPERIMENTSWERECARRIEDOUTRESEARCHANDANALYSIS,ANDFINALLYOBTAINEDTHECHARACTERISTICSOFULTRASONICMACHINING,ULTRASONICMACHININGOFTHEUNIQUEMER
9、ITSOFAGOODARGUMENTTHEPURPOSEOFTHISPAPER,BASEDONTHEBASISOFTHECHARACTERISTICSOFULTRASONICDRILLING,CONCEIVEDAND6DESIGNEDULTRASONICDRILLINGRIGMAINLYTOMEETTHEDESIGNSIMPLE,SMOOTHMOTION,EASYOPERATION,CANACHIEVEMORETHANTHEDIRECTIONOFMOVEMENT,ETC,WELLPOSITIONEDTOMEETTHEPROGRESSOFTHEULTRASONICDRILLINGPROCESST
10、OGIVECLAMPINGLOOKINGAHEAD,PROSPECTSFORULTRASONICMACHININGTECHNOLOGYISGOODWITHTHETRADITIONALPROCESSINGTECHNIQUESANDHIGHTECHDEVELOPMENT,ULTRASONICVIBRATIONCUTTINGTECHNOLOGYISUSEDWIDELYTHEMOREPEOPLETHEULTRASONICMACHININGCOMBINEDWITHOTHERPROCESSINGMETHODS,ANDGRADUALLYFORMEDAVARIETYOFPROCESSINGMETHODSULT
11、RASONICMACHININGTECHNOLOGYINTHEMODERNINDUSTRIAL,DEFENSEANDHIGHTECHAREASSUCHASWIDELYUSEDKEYWORDSULTRASONICMACHININGGENERATORTRANSDUCERHORN本科毕业设计说明书（论文）第0页共45页0目次1绪论12超声波加工原理与系统组成简介521超声波加工原理522超声波加工系统组成63小型超声波钻床设计1431超声波发生器的选用1432超声波换能器的设计1433变幅杆设计1534钻床的机架设计164超声波钻实验论证2841磨料冲击超声波加工介绍2842磨料冲击超声加工实验30
12、结论36致谢37参考文献38本科毕业设计说明书（论文）第1页共45页11绪论超声波加工技术是高新加工技术之一，也是当今世界各国一个热门的话题。对于超声波技术的探究的人越来越多，更多的超声加工技术被应用于各种生产加工，已经涉及到许多领域，在各行各业发挥了突出的作用。超声深孔加工的发展史众所周知，在相同的要求及加工条件下，加工孔比加工轴要复杂得多。一般来说，孔加工工具的长度总是大于孔的直径，在切削力的作用下易产生变形，从而影响加工质量和加工效率。特别是对难加工材料的深孔钻削来说，会出现很多问题。例如，切削液很难进入切削区，造成切削温度高；刀刃磨损快，产生积屑瘤，使排屑困难，切削力增大等。其结果是加
13、工效率、精度降低，表面粗糙度值增加，工具寿命短。采用超声加工则可有效解决上述问题。前苏联在20世纪60年代就生产出带磨料的超声波钻孔机床。在美国，利用工具旋转同时作轴向振动进行孔加工已取得了较好的效果。日本已经制成新型UMT7三坐标数控超声旋转加工机，功率450W，工作频率20KHZ，可在玻璃上加工孔径16MM、深150MM的深小孔，其圆度可达0005MM，圆柱度为002MM。英国申请了电火花超声复合穿孔的专利，该装置主要用于加工在导电基上有非导电层的零件，如在金属基上涂有压电陶瓷层的零件。整个加工过程分两个阶段进行首先用超声振动将非导电层去除掉，当传感器感知金属层出现时，即改用电加工或电火花
14、与超声复合的方法进行加工。该装置有效地解决了具有导电层和非导电层零件孔的加工问题。1996年，日本东京大学在超声加工机床上，利用电火花线切割加工工艺在线加工出微细工具，并成功地利用超声加工技术在石英玻璃上加工出直径为15M的微孔。1998年又成功地加工出直径为5M的微孔。湘潭大学进行了内圆表面的超声光整强化研究。该方法是在钻孔后对孔进行精加工处理，通过机械超声强化处理，在普通机床上达到精铰、研磨的精度，可实现机械化。初步实验结果表明，该方法加工效果显著，表面粗糙度值可大大降低，内圆表面形成有益的残余压应力，有较高的显微硬度，提高了工件的耐用度，同时内圆表面呈网状纹络，特别适合像轴瓦等表面贮油工
15、件的精加工，并可大大降低生产成本。哈尔滨工业大学研究了TI合金深小孔的超声电火花复合加工。该工艺将超声振动引入本科毕业设计说明书（论文）第2页共45页2到精密电火花加工中，通过研究超声振动对电火花精加工过程的影响，开发出了一种将超声和电火花结合在一起的新型4轴电火花加工装置。实验研究表明，应用该装置可以在TI合金上加工出02MM、且深径比振幅放大系数为本科毕业设计说明书（论文）第16页共45页161SIN22COS3RKLMRKL由上式可知放大系数与R1、R2、L1、L2有关，L3又由L2确定的，因此，只要知道R1、R2、L2，那么整个变幅杆的尺寸就可以确定。R1与换能器的尺寸一致，对于一个特
16、定的换能器十一个固定的值。R2是变幅杆端部的尺寸，视所需的振动幅度而定，往往是变化的；圆锥体部分的L2不宜设计过大否则振幅放大系数太小，一般的取KL2/4换能器的振动频率F20KH，R122MM,R25MM弹性材料的选择弹性材料选用45钢，该材料的疲劳强度高，而且易加工。加工后调质处理。介质弹性模量E208X1011N/M2，79KG/CM3。申博在变幅杆中传播的速度及波长速度VE/1/2208X1011/7901/2513X103M/S波长V/F513X103/200002565（MM）尾柱长度及圆柱体部分的长度尾柱长度L1L1/42565/4641MM取整L164（MM）圆柱体部分的长度L
17、2L2/4K513042201000XXX3206（MM）取整L232（MM）小截面部分长度因为112TAN3COT222RRKLKLKLRCOT44X（2251）5331则KL31385所以L31385X5130200003552（MM）取整L335MM振幅放大系数振幅放大系数MM1SIN22COS3RKLRKL22SIN/45COS138520即根据设计参数加工出如图示的变幅杆。34钻床的机架设计超声波钻床机架的设计包括了床身、工作台、进给机构、压紧机构等，其功能应考虑能上下、左右、前后的进给运动，并且能有效的压紧工件，同时也应考虑其加工的方便等。本科毕业设计说明书（论文）第17页共45页
18、17341钻床床身设计床身包括了底盘与支撑，下面是其床身设计步骤构思并绘制床身结构草图初定设计结构参数及尺寸在初定床身参数尺寸前，首先应考虑其标准件的选择，再去制定其余的尺寸。在构思床身中发现其运用到标准件有轴承，所以我们应先选择适当的轴承。因深沟球轴承运用广泛，运动良好，这里我选用此轴承，参考机械设计手册，示意图如下34图34根据D20MM,可查得D取42MM,B12MM据此初设计出其余结构参数图样，示意图如下图35底盘图36支承杆在草稿上进行简单的强度校核校核通过，确定床身的最终结构尺寸。本科毕业设计说明书（论文）第18页共45页18材料的选择考虑其加工性良好，这里底盘与支撑都选择45钢。
19、选择加工方式及热处理由设计图知底盘可用加工中心铣削的方法得到，而支撑杆可以通过数控车削的方式得到，因支撑杆有起滑轨的作用，所以加工表面要求高，并需要进行淬火处理，以防磨损。绘制加工零件图床身设计组合图简要说明钻床床身设计组合示意图如下37所示，底盘上开有两轴承孔，作用是支承丝杠以便转动，做成台阶形式是为装轴承后保持其强度，另外减少材料；支撑杆上尾部带有螺纹与底盘螺纹孔配合，固定效果良好，杆上部分做成台阶是以便后面设计摆杆，螺纹孔将再后续设计一锁紧螺钉，以便摆杆的定位。综合上设计两件，加工方便，简单美观，实现效果良好。图37组合示意342摆动伸缩杆的设计设计摆杆伸缩杆是为方便钻床左右的摆动，与前
20、后的伸缩，在工件装夹后可以方便钻本科毕业设计说明书（论文）第19页共45页19与工件的对位。构思并绘制摆杆结构草图初定设计结构参数及尺寸此设计需根据常用紧固螺母，设计轴的径向尺寸大小，其余根据实际形体比例设计其尺寸。结构示意图如下图38摆动伸缩杆设计示意在草稿上进行简单的强度校核校核通过，确定床身的最终结构尺寸。材料的选择考虑其加工性良好，这里底盘与支撑都选择45钢。选择加工方式及热处理此零件可通过数控车削的方式得到，但套管的内壁与推杆的表面接触部分要求比较高，加工后需表面淬火处理，以防磨损。绘制加工零件图摆动杆包括了套管与推杆两部分，加工零件图需分开绘制。摆动伸缩杆设计组合图简要说明摆动摆动
21、伸缩杆与床身的组合图如下，摆动伸缩杆其优点方便了前后的自由伸缩，左右的自由摆动，且可以有效锁紧，个自由度可有效实现，同时它的加工方式简单方便。本科毕业设计说明书（论文）第20页共45页20图39组合示意343传动丝杠及工作台设计因所设计钻床为小型化的，传动机构的设计应追求简单化、轻型化与可靠化，这里传动方式我选择了螺旋传动的方式，设计步骤如下构思并绘制摆杆结构草图初定设计结构参数及尺寸这里无标准件，只是在设计丝杠是螺纹选择常见的M20，以方便加工。其余设计时注意足够的强度即可。本科毕业设计说明书（论文）第21页共45页21图310传动丝杠及工作台示意在草稿上进行简单的强度校核校核通过，确定传动
22、丝杠及工作台最终结构尺寸。材料的选择考虑其加工性良好，这里传动丝杠及工作台都选择45钢。选择加工方式及热处理工作台可通过数控加工中心铣削或线切割的方式得到，丝杠可通过数控车削的方式得到。最后对导向孔进行淬火处理以增加其强度，以防磨损。绘制加工零件图传动丝杠与工作台各一张。摆动伸缩杆设计组合图简要说明设计组合图如下，丝杆可带动工作台上下移动，运动实行方式。另外丝杠与工作台的加工都十分简单，丝杠还加装了转盘，工作台上开有排屑孔。丝杠与床身用滚动轴承联接，转动效果好，不易磨损。本科毕业设计说明书（论文）第22页共45页22图311组合示意344工件夹紧机构设计夹紧机构的设计，要追求夹紧方便、可靠，另
23、外加工实现方便。其设计步骤如下构思并绘制工件夹紧机构草图初定设计结构参数及尺寸参考已设计好的工作台大小，设定工件夹紧机构的尺寸参数，压紧方式选择螺纹压紧。采用一端固定，一端移动的形式。本科毕业设计说明书（论文）第23页共45页23图311工件夹紧装置示意在草稿上进行简单的强度校核校核通过，确定工件夹紧装置最终结构尺寸。材料的选择考虑其加工性良好与夹紧装置的质的轻巧，这里工件夹紧机构选择铝合金。选择加工方式及热处理工件夹紧机构可用数控加工中心铣削得到，加工好后进行淬火处理增加其耐磨性。绘制加工零件图工件夹紧机构设计组合图简要说明如下是加装工件夹紧机构设计组合图，工件可得到有效的夹紧，夹紧方便，架
24、构轻巧。可夹紧一定宽度和厚度的工件。本科毕业设计说明书（论文）第24页共45页24图312组合示意345超声钻固定套的设计超声钻固定套用于固定超声钻，并与导杆相连接，设计简单、可靠、轻巧即可。构思并绘制超声钻固定套草图初定设计结构参数及尺寸根据前面设计好的超声钻的结构参数，设计此结构尺寸。本科毕业设计说明书（论文）第25页共45页25图313超声钻固定套示意在草稿上进行简单的强度校核校核通过，确定超声钻固定套最终结构尺寸。材料的选择考虑其加工性良好与质的轻巧，这里选择铝合金。选择加工方式及热处理超声钻固定套可用数控车车削得到，加工好后无须热处理。绘制加工零件图超声钻固定套设计组合图简要说明超声
25、钻固定套与摆动伸缩杆采用螺纹连接，中间掏空可将超声钻放入其中，并用螺纹固定好。本科毕业设计说明书（论文）第26页共45页26图314组合示意346超声钻床组装图说明超声钻床组装示意图如下，分别由底盘、支承杆、摆动伸缩杆、挡圈、传动丝杠、轴承、工作台、工件夹紧装置、超声钻（换能器、变幅杆等）、超声钻固定套、手动转盘、止动手把等组成。本科毕业设计说明书（论文）第27页共45页27图315超声钻床结构示意绘制超声钻床装配图工作原理说明A、工件装夹将工件置于夹紧装置移动块与固定块之间，通过推动移动块以及拧动上下运动的螺母使其夹紧。B、运动方式此钻床工作台可实现上下的移动，钻臂可实现左右的摆动，方便与工
26、件的定位。本科毕业设计说明书（论文）第28页共45页284超声波钻实验论证超声波钻的加工原理实际上就是利用超声振动加磨料，从而去除多余材料的一种简单的加工方法。下面我们在进行实验之前就先讲下，磨料冲击加工的的基本原理。41磨料冲击超声波加工介绍磨料冲击超声加工是一种应用非常广泛的超声加工方式，它是磨粒在超声振动作用下的机械撞击、抛磨作用与超声空化作用的综合结果。由于磨料冲击超声加工是基于磨粒冲击的作用，因此越是硬脆的材料遭受的破坏越大，加工效果也越明显。相反，硬度和脆性不是很大的韧性材料，因其具有缓冲作用而难于进行磨料冲击超声加工，因此在选择工具材料时，既要考虑能撞击磨粒，又能保证工具自身不受
27、到很大破坏，在超声加工中常用45钢作为工具材料，以减少工具的相对损耗，并且价格低廉。磨料冲击超声加工示意图如图41所示。图41磨料冲击超声加工示意图来衡量411影响磨料冲击超声加工的效率、精度和表面质量因素磨料冲击超声加工的效率一般用单位时间去除工件材料的质量或体积来衡量。在实际加工中，常用单位时间内工具头的进给量来表示相对加工速度，该方法比较直观、方便。影响磨料冲击超声加工效率的因素较多，主要的有以下几种。传递到工具头的超声频率和振幅对加工效率的影响当频率一定时增加振幅，或当振幅一定时增加频率都可以提高加工速度，但过大的振本科毕业设计说明书（论文）第29页共45页29幅和过高的超声频率都会使
28、工具或变幅杆承受很大的内应力，如果超过其疲劳强度时，使用寿命将会大大降低，甚至遭到破坏。因此磨料冲击超声加工的频率应用范围是2040HZ；位移振幅一般在10100M范围。工件压力对加工效率的影响超声加工时，工具不是刚性进给的，而是通过弹簧、磁斥力或重锤压力来实现进给的。工件材料的性质及磨料悬浮工作液对加工效率的影响被加工材料越脆，则承受冲击载荷的能力越低，也就越容易被去除，相反，如果是韧性好的材料则不易被加工。如下表4A列出了几种不同性质的材料的相对加工速度。（以玻璃的加工速度为基准）表4A不同材料超声加工的相对加工速度材料玻璃锗石英红宝石硬质合金金刚石相对加工速度10057521850515
29、工具材料对加工效率的影响作为超声加工工具的材料不可太硬，否则会促使磨料很快边钝，工具本身也容易被过量损耗，对提高加工效率很不利。一般常用45号钢作为超声工具，不必淬火。此外，如果工具外形复杂则不利于磨料悬浮工作液的流动，也会影响生产率的提高。所以在设计超声工具时一定要考虑尽可能有利于工作液的循环。影响加工质量的因素很多，最主要的是磨料的粗细，该因素不但对加工效率有较大影响，对加工精度与表面质量的影响也十分明显。一般磨料越细，加工精度越高，表面质量也越好。因此要想达到某种等级的加工精度和表面粗糙度，并且还要保持较高的加工速度，选择磨料粒度的粗细是至关重要的。一般磨料冲击超声加工可分为粗、中、细三
30、档模式，对于磨料粒度的选择也是由粗到细依次排列。粗档加工以对工件材料去除为主，中档加工是承上启下的过度阶段，而精档加工则是对工件被加工表面进行抛光精加工。三者并没有严格的界限，应根据加工的实际状况而定。412金刚石、碳化硼等材料的磨料冲击超声加工众所周知，金刚石是世界上已知的物体中硬度最高的，天然钻石、人造聚晶金刚石、大颗粒人造单晶金刚石组成了金刚石家族，除了这个家族外立方蛋化硼、碳化硼等硬度较高的物质也属于超硬材料的范畴。它们的共同特点是高硬度、高脆性，都适于用磨料冲击超声进行加工。（本次实验所用磨料主要是碳化硼和金刚砂）本科毕业设计说明书（论文）第30页共45页3042磨料冲击超声加工实验
31、421实验工具和材料在实验之前，我们首先现罗列以下此实验所需要用的材料和工具，见下表4A所示。表3A超声钻实验工具和材料实验工具和材料数量超声波发生器1台示波器1台超声钻（包括超声电机和变幅杆等）1台磨料（碳化硼和金刚砂）各1袋计时器1只水1瓶碗和勺各1只钻削材料玻璃1块大理石1块瓷砖1块花岗岩1块青砖1块鹅卵石1块岩石1块422实验准备（1）磨料准备将买回来的磨料，倒入碗中加入适当的水进行搅拌，加水的目的是为了钻孔时，降温。（当然能加一些其它的冷却液是更好不过了）搅拌均匀后留备用。（2）加工材料准备将找到的不规则的加工材料清洗，并用切割机切成规则形状便于实验的装夹。切好后，辨别材质并标号。如
32、青砖玻璃大理石鹅卵石花岗岩岩石瓷砖（材料见下图32）本科毕业设计说明书（论文）第31页共45页31图42超声钻加工实验材料（3）超声波波形调试将超声波发生器与示波器正确连接后（采用一通道即可），再将示波器打开，校零后，将超声波发生器电源开关打开，10S后，启动超声波发生器。调整超声波振动频率等参数，此时示波器上将显示一波形，并听到轻微的变幅杆振动声，但看不出，现在我们需要观察水的雾化现象，水雾化后说明波形正确是我们所需要得到的波形。判断水雾化的方法就是用勺把水浇到变幅杆的末端，看水的是否四溅，若没有则还需要调整波形，直到最后产生雾化现象为止。我们可以发现此波形为一带毛刺的尖峰波，这正是加工的所
33、要得到的波形。（4）超声钻加工计时在磨料冲击加工时，我们会让两名同学一组进行，一位负责添加带水磨料，另一名同学用秒表计时器计时，计时要求准确误差小。（加工卡死时不计时）（5）清理现场加工完备后，切断超声波发生器电源开关以及示波器电源开关。由于磨料的价格昂贵，将碗里磨料的水倒掉，可留下次实验继续使用。取出工件并用抹布将加工过程中溅出来的水擦掉，清洗工件，观察加工孔的情况，可以把它们进行比较。下图33为加工后的孔效果图。本科毕业设计说明书（论文）第32页共45页32图43超声钻加工孔效果图423实验数据分析（1）实验数据第一次试验数据（金刚沙磨料）编号名称时间（MIN）深度MM1青砖3201278
34、2玻璃25253大理石18451124鹅卵石32285花岗岩1220826岩石1330817瓷砖15009第二次试验数据（碳化硼磨料）编号名称时间MIN深度MM1青砖33012782玻璃15153大理石18001124鹅卵石315215花岗岩81066岩石133077瓷砖659（2）数据分析本科毕业设计说明书（论文）第33页共45页33数据分析0510152025青砖玻璃大理石鹅卵石花岗岩岩石瓷砖1234567名称时间时间MIN深度MM图44两种磨料加工数据折线图上图34为该实验的折线图，通过图折线、数据和表面质量的比较可以清楚的看出磨料的粗细对加工工件的表面的表面质量有很大的影响，磨料的力度
35、越细其表面的质量就越高但同时加工的时间也就越长。反只表面的加工质量很低。电流的大小对加工速同样有影响，电流越大加工的速度越快反之则速度很慢。我们同时也发现但钻磨损较大时起状态和加工表面得质量多会发生较大的变化。磨损出现后负载就加不上去波形业随之改变，如能加工则加工电流则过大会引起钻的发热若时间过长则会将钻烧毁。状态的改变也给试验的准确性带来了误差。应尽量的避免此类情况的发生。加工效率碎着孔的深度增加而降低。加工效率与材料也有关脆性越大加工效率越高。424提出加工中存在的问题及改进措施（1）加工中存在的问题和改进措施崩边现象在超声钻孔中，一个很难避免的问题就是工具入口和出口端会出现蹦边的现象。工
36、件材料的断残韧性越低，加工孔径越小蹦边就越明显。入口和出口处崩边受进给力和工具振幅两个因素影响。随着他们的增大而严重。入口崩边是由于工具的进给力和超声振动材料长产生环状裂纹，工具的震动使整个裂纹上端脱落造成的。出口崩边的原因是由于玻璃、陶瓷等硬翠材料抗拉强度低，在孔的加工后期，孔周边出的压力最大，进给力和超声冲击力使其沿环状裂纹方向发生断裂。改善措施钻孔中为了避免入口和出口处严总的崩边现象发生，可采取分进给速度分阶段选择的本科毕业设计说明书（论文）第34页共45页34方法。在开始和将要结束时，适当减小进给速度，以超声波自由磨粒冲击为主进行加工。加工中工具的进给速度的大小应根据不同工件材料、部通
37、加工阶段选取。由超声加工孔后期陶瓷材料的受力情况，在工件的底下施加一个均不力，使其作用方向与工件所受到总均不载荷方向相反，则可以减小超声加工在陶瓷空底面上的应力，通过施加与压力的方法，可以有效的避免超声波加工陶瓷空出口边缘崩碎现象，提高加工质量，但是避免出口边缘崩碎所施加的与压力难以确定。工具磨损现象超声波加工中，工作夜中的悬浮磨料在工具的超声振动下，以很大的速度不断的冲击琢磨工件的表面而进行加工。同时，悬浮工作液受端面的超声振动作用而产生液压冲击和空化现象，在工件表面形成液体空腔，在闭合式引起的极强的液压冲击破坏工件表面。同时液破坏工具。改进措施工具磨损的大小取决于工具的材料、结构及各项的加
38、工参数。为了减小工具的磨损，应合理的选择工具的材料，一般的加工硬脆材料多选用45钢或碳素工具钢的材料，应为这些材料具有抗疲劳强度高、比较耐磨，加工容易。如果要求加工精度较高时，采用硬质合金或淬火钢角好，必要时可采用金刚石面镀覆工具。此外，还要针对加工材料，优化轴向载荷、工具参数和工具振幅等参数。钻的加工率慢应为在钻孔只控制工件的向上进给速度，而速度的控制只能近似的保证加工顺利进行为条件，由于试验的条有限，无法保证加工中位最佳静压力，而超声波加工中加工压力对材料去除率即加工效率的影响是非常重要的。通常加工效率随静压力的增大而增大，在最佳静压力下加工效率最高，随后随加工静压力的增大而加工效率下降。
39、改进措施可检测加工静压力的大小，以最佳加工静压力控制进给速度的大小，则能大大提高钻孔的效率。（2）简单故障的排除及注意事项换能器不工作开机后打开工装开关，这时可反复多次开、关工资开关，调整调谐钮。若还不见效，则可能是工具头老化、钢针开焊、加焊。此时将钢针重新焊或者更换工具头。电流表指示大于200毫安本科毕业设计说明书（论文）第35页共45页35解决方法同上，也可能是工具未上紧，钢针振裂。换能器发烫由于电流过大解决方法同上。断针功率过大，钢针太长所故。建议工作调整在正常功率以内。打孔速度低这是磨料的粗细有关或磨料的刚度太低。及水沙比例不合适，一般水沙的比例为，能流动即可、不可太干。换工具头是应关
40、掉工作开关，不可无工具头运转。功率不要条整过大一部的不要大于100毫安打孔进行时，应该掌握一个最佳静压力，不可以太用力或用力太轻度会影响加工的速度。本科毕业设计说明书（论文）第36页共45页36结论实验总的来说，超声波加工确实加工平稳、无噪声，加工时间要比普通钻床加工时间短（一般指脆硬性材料）且加工不易产生断裂的现象，加工效果要比普通钻床好的多。加工的设备也是及其简单，只有发生器外加超声波电机，无其它复杂机械结构。此次实验可以很好的说明超声加工它与传统的加工方式比较确实有它的独特之处，毫无疑问我们应该发现并表明，超声波加工在加工脆硬性材料方面有特出的优点，值得我们进一步探究，需要我们注意的是一
41、些加工细节问题。在此希望人们早日发现超声波加工的更多优点，并把其应用在实际生活中去，为人类造福本科毕业设计说明书（论文）第37页共45页37致谢本文是在指导老师的细心指导下完成的。老师在我的设计过程中提供了很多的重要参考意见，当我设计遇到困难时，他们必定会及时地给予指导，帮助我解决设计中存在的问题，另外以及关心我的同学，是他们的帮助，我的毕业设计才能够顺利进行。在此我对他们热忱的帮助表示衷心的感谢本科毕业设计说明书（论文）第38页共45页38参考文献1曹凤国超声波加工技术化工工业出版社2胡敏强,金龙,顾菊平超声波电机原理与设计3赵淳生超声电机技术与应用4超范国良,陈传梁超声加工概况和未来展望1994年5成大龙机械设计手册单行本机械振动/机架设计北京化学工业出版社2004年6成大龙机械设计手册单行本机构设计北京化学工业出版社2004年7宁伟，许明翔，王耀俊固体间不同厚度界面层超声反射声学技术1995年8王亚非,袁敬闳,曾宏亮分层媒质中声波传输规律的研究压电与声光2000年
