利用固体弹性波进行精密磨削加工的方法

摘要

简要回顾了现代超精密加工技术的最新发展和缺陷、研究热点以及超声电机界面磨损研究方面的进展。通过分析超精密加工技术的不足，提出一种无运动副的固定磨粒表面加工方式，该方式利用压电陶瓷阵列激励磨削工具表面产生可控性振动作用于被加工面，实现对磨削参数的控制。
　　以无补偿型磨削样机为研究对象，利用ANSYS对两相模态频率分布规律进行探索，确定样机的初始尺寸，进行相关的分析及试验，研究表明该加工方法可以在较低的压力下进行有效的磨削加工。由于该样机两相模态频率的一致性依赖于磨具的精度，对该磨具进行灵敏度分析并提出了两相模态一致性的调节方法。为了寻找尺寸的最优解，利用APDL语言编制程序对结构尺寸进行了优化设计，计算结果表明总目标函数最终收敛到一个较小的极值，所有子目标函数得到了不同程度的优化。
　　由于磨削工具表面很难具有理想的精度，提出了多点式和矩阵式补偿型磨削样机。介绍了两种样机的工作机理、结构以及设计情况。利用ANSYS软件进行了分析，优选了样机的结构尺寸。样机的模态试验表明实际振动频率与仿真结果较吻合。理论上，该样机可以以更高精度的磨具表面对工件进行有效的超精密加工。
　　为了定量研究磨削量与压力及磨削量与激励电压间的关系，以高响应幅值磨削样机为研究对象，进行相关的分析及试验，结果表明，该加工方法可以实现在较低应力环境下进行微量材料去除并对磨削参数进行精确控制，为解决传统加工两大难题提供了新的途径。

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图表清单

注释表

第一章 绪论

1.1引言

1.2超精密磨削概述

1.3超声电机界面磨损的启发

1.4本文的主要研究内容

第二章 弹性波剔除原理

2.1弹性波剔除原理研究背景

2.2弹性波剔材料机理

2.3弹性波磨削样机模型

2.4本章小结

第三章 无补偿型磨削原理样机

3.1磨具结构及工作原理

3.2尺寸的优化

3.3本章小结

第四章 补偿型磨削样机

4.1磨具补偿的必要性

4.2结构方案设计

4.3多点式补偿型磨削样机

4.4矩阵式补偿型磨削样机

4.5本章小结

第五章 磨削试验

5.1零件表面质量

5.2高响应幅值磨削样机

5.3本章小结

第六章 总结

6.1本文的主要工作

6.2后续工作展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文