超声辅助加工设备的设计(附件)
摘 要 摘 要如今科技迅猛发展，在如此发展迅速的社会中，小直径的孔尤其是对于直径小于3mm的小孔加工精度也在变高，同时这种加工也是在变得越来越难，所以小直径深孔的加工技术被更加强调。这种加工的问题，在机械制造的行业中，一直是一个很重要的点。小直径深孔超声轴向振动钻削加工技术是钻头的旋转切削和钻头进给方向运动的一个组合的最新的运动。这个办法从本质上改变了钻削机理。和普通钻削的原理有本质上的区别，小孔加工在这个超声加工上比普通钻削那个加工有着非常大的改观，产品的质量和加工的精度有非常大的改善。本文就是针对小直径深孔的精密和超精密加工问题，并且本文还对振动钻削的一些零件有很大的了解。超声振动切削技术在降低切削力和切削热方面有非常重要的作用，能够非常好的解决一些材料的难加工的问题，本文主要介绍了超声波的加工原理还有一些主要零件。关键词：小直径深孔，振动钻削，超声轴向振动钻削目 录
第一章 绪论 1
1.1 超声振动钻削技术研究它的目的和意义 1
1.2 国内外研究现状 1
1.2.1 振动钻削的国内外研究现状 1
1.2.2 振动钻削面临的挑战和前景 3
1.3 本课题的主要研究内容 4
第二章 超声振动钻削方案设计 5
2.1 超声波的产生及其特性 5
2.2 超声振动钻削的方案 5
2.2.1 超声振动钻削的基本理论 5
2.2.2 超声振动钻削的特点 6
2.2.3 钻头轴向振动钻削数学模型的建立 6
2.2.4 轴向振动钻削过程 7
2.3 超声轴向振动装置示意图 9
第三章 超声轴向振动钻削装置 11
3.1 超声轴向振动的原理 11
3.2 超声轴向振动钻削的组成装置 12
3.2.1 超声波发生器 12
3.2.2 超声换能器 14
3.2.3 超声变幅杆 15
3.4 变幅杆的设计 16
3.5 钻头夹具的设计 23
3.6 内轴套
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> 第三章 超声轴向振动钻削装置 11
3.1 超声轴向振动的原理 11
3.2 超声轴向振动钻削的组成装置 12
3.2.1 超声波发生器 12
3.2.2 超声换能器 14
3.2.3 超声变幅杆 15
3.4 变幅杆的设计 16
3.5 钻头夹具的设计 23
3.6 内轴套的设计 24
3.7 外固定套的设计 25
3.8 轴承的设计 26
3.9 端盖的设计 27
第四章 零件之间的连接 28
4.1 各个零件之间的连接的原理 28
4.2 各个零件之间的连接的方法 29
第五章 其他切削磨削的设计 33
5.1 超声振动切削装置的设计 33
5.2 超声振动磨削装置的设计 35
设计总结 37
致 谢 38
参考文献 39
第一章 绪论
1.1 超声振动钻削技术研究它的目的和意义
目前，在碳纤维复合材料这种行业中，在航空航天中的应用最为尤其的多，发展十分非常迅速，但我们这边仍旧停留在传统的加工过程。由于低硬度<100MPa的的层间剪切强度），硬度很高（ HRC60左右），处理进入易拆，内部分层和渣易，易磨损刀具的，使加工质量低，废品率高。同时，当卫星的主体，如各种形成组成部分，共同钻孔比较困难。当前最重要的就是开发新的孔的形成过程。该研究显示，关键要解决的问题是降低了轴向力[1]，而超声波振动钻是一种理想的方法[2] [3]。本文开发了具有便携式旋转超声钻孔的非常灵活，以便使主体部分和那个控制部分是分开的，主体部分可以像电钻操作。根据材料的加工特性和超声波加工规则，喂步进电机驱动约束自适应控制，超声波发生器，以搜索最大电流的技术，自动调整在振动系统的共振频率的跟踪变化。
我们这边钻孔依然采用枪钻加工，一般直径在1—3mm的小孔，在目前的形势看来，如果麻花钻代替枪钻，高速钻深孔直径小的反倒更为经济。在加工过程中，但由于加工尺寸的限制，在小孔加工的普通钻开始钻入时比较难定位，位易钻头那个地方还是非常容易断裂的，钻的使用寿命非常短，非常不易于排屑的，润滑油是非常不容易进入孔的一系列的问题。超声振动钻削的这项技术能够非常好的解决掉直径很小的小孔的精密加工问题。它在根本上改变了传统的切削机理，切削过程中连续的切削都转变成为了断续的脉冲切削，在直径很小的小孔加工的过程中体现出了更大的工艺性能相对于普通钻削来说。特别是适用于难加工材料和小直径精确的深孔，超声波振动钻削这项技术是加强传统加工工艺的非常效途径。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 振动钻削的国内外研究现状
旋转超声加工的报告最早出现在20世纪六十年代，英国的国家哈威尔原子能管理局是早期探险家的理论之一。由于传统加工的局限性，人们开始探索新的技术。在美国使用从1969年后近40年的研究金刚石工具超声波旋转的制造技术，在世界各地的研究人员多次试验，控制参数（如作为超声波，静压）和处理结果（如材料去除率之间的关系的振幅。
教授成为小泉呈现脉冲能量和应力集中理论[4]分离型振动钻，钻头由普通钻井连续切削变换成脉冲式切削，尤其是通过连续挤压工作横刃振动钻孔被转换为楔工件脉冲，从节能角度。这是一个合理的加工方法。
1973年，在技术前苏联VNPeduraev通过实验研究鲍曼研究[5]所提出振动钻削凿影响，可显著改善横刃的切削条件，并且使用的动力学机制的振动钻削切弹塑性理论进行了分析和证明。日本自卫队胜提出振动钻削切理论[6]，并指出了振动钻削过程中，前角的道具是的周期性变化。德国和英国也进行了超声波处理技术的大量研究工作，并发表了许多有价值的研究报告，并在生产中一些积极的应用[7]。中国开展研究加工硬脆材料，如玻璃，陶瓷等技术，并取得优异的加工效果，一旦在国内外发表论文300多篇对超声波加工技术的研究论文[8]。
1982年，对枪钻振动钻削机械工程学会陕西省的薛湾黻教授为邻理论分析和计算。[9]浪潮的轨迹的轨迹刃。得到打破芯片的条件下，和足立胜重的振动断裂的理论富集..
L Prabhakerta和M Haselkon在大量的超声波旋转材料去除率的实验研究，材料去除率的经验模型给出..日本提出了新的UMT1三坐标数控超声波旋转加工机，功率450KW ，20kHz的频率，加工孔直径1.6毫米150毫米玻璃深孔的精度：圆度0.005毫米，圆柱度可以达到0.02毫米。
从1984年，王教授丽江和他的团队研究了系统[10] [11] [12] [13]的高频和低频振动钻削。他在研究提出低频振动提高钻入新视图的准确性，并指出在振动钻入尽管由于某种原因，横向力是位以产生横向偏移，但由于振动的存在，以便该钻头迅速回到从工件，并在钻孔再次成在一段时间内阻止莉，横向的作用的前偏移迅速收缩，在靠近平衡位置衰减时再次钻入，因此显著改善钻孔精度
1999年，龙池等人提出改变进给量可减少毛刺高度的理论[14]指出，饲料量少，出口毛刺较小，相比出口毛刺恒定的进给率可降低
在2000年，采用电子控制的微孔振动钻，照轰囗，栗掰菌等具有多层复合微孔振动钻头切削试验，进行了研究[15] [16]，以优化的各层的加工参数不同的材料，并提出了多层复合一步三参数振动钻削过程。实验结果表明，该钻井错误的一步三参数振动钻削中，孔扩大，以及出口毛刺高度比普通的钻井显著降低。上世纪50
第一章 绪论 1
1.1 超声振动钻削技术研究它的目的和意义 1
1.2 国内外研究现状 1
1.2.1 振动钻削的国内外研究现状 1
1.2.2 振动钻削面临的挑战和前景 3
1.3 本课题的主要研究内容 4
第二章 超声振动钻削方案设计 5
2.1 超声波的产生及其特性 5
2.2 超声振动钻削的方案 5
2.2.1 超声振动钻削的基本理论 5
2.2.2 超声振动钻削的特点 6
2.2.3 钻头轴向振动钻削数学模型的建立 6
2.2.4 轴向振动钻削过程 7
2.3 超声轴向振动装置示意图 9
第三章 超声轴向振动钻削装置 11
3.1 超声轴向振动的原理 11
3.2 超声轴向振动钻削的组成装置 12
3.2.1 超声波发生器 12
3.2.2 超声换能器 14
3.2.3 超声变幅杆 15
3.4 变幅杆的设计 16
3.5 钻头夹具的设计 23
3.6 内轴套
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
> 第三章 超声轴向振动钻削装置 11
3.1 超声轴向振动的原理 11
3.2 超声轴向振动钻削的组成装置 12
3.2.1 超声波发生器 12
3.2.2 超声换能器 14
3.2.3 超声变幅杆 15
3.4 变幅杆的设计 16
3.5 钻头夹具的设计 23
3.6 内轴套的设计 24
3.7 外固定套的设计 25
3.8 轴承的设计 26
3.9 端盖的设计 27
第四章 零件之间的连接 28
4.1 各个零件之间的连接的原理 28
4.2 各个零件之间的连接的方法 29
第五章 其他切削磨削的设计 33
5.1 超声振动切削装置的设计 33
5.2 超声振动磨削装置的设计 35
设计总结 37
致 谢 38
参考文献 39
第一章 绪论
1.1 超声振动钻削技术研究它的目的和意义
目前，在碳纤维复合材料这种行业中，在航空航天中的应用最为尤其的多，发展十分非常迅速，但我们这边仍旧停留在传统的加工过程。由于低硬度<100MPa的的层间剪切强度），硬度很高（ HRC60左右），处理进入易拆，内部分层和渣易，易磨损刀具的，使加工质量低，废品率高。同时，当卫星的主体，如各种形成组成部分，共同钻孔比较困难。当前最重要的就是开发新的孔的形成过程。该研究显示，关键要解决的问题是降低了轴向力[1]，而超声波振动钻是一种理想的方法[2] [3]。本文开发了具有便携式旋转超声钻孔的非常灵活，以便使主体部分和那个控制部分是分开的，主体部分可以像电钻操作。根据材料的加工特性和超声波加工规则，喂步进电机驱动约束自适应控制，超声波发生器，以搜索最大电流的技术，自动调整在振动系统的共振频率的跟踪变化。
我们这边钻孔依然采用枪钻加工，一般直径在1—3mm的小孔，在目前的形势看来，如果麻花钻代替枪钻，高速钻深孔直径小的反倒更为经济。在加工过程中，但由于加工尺寸的限制，在小孔加工的普通钻开始钻入时比较难定位，位易钻头那个地方还是非常容易断裂的，钻的使用寿命非常短，非常不易于排屑的，润滑油是非常不容易进入孔的一系列的问题。超声振动钻削的这项技术能够非常好的解决掉直径很小的小孔的精密加工问题。它在根本上改变了传统的切削机理，切削过程中连续的切削都转变成为了断续的脉冲切削，在直径很小的小孔加工的过程中体现出了更大的工艺性能相对于普通钻削来说。特别是适用于难加工材料和小直径精确的深孔，超声波振动钻削这项技术是加强传统加工工艺的非常效途径。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 振动钻削的国内外研究现状
旋转超声加工的报告最早出现在20世纪六十年代，英国的国家哈威尔原子能管理局是早期探险家的理论之一。由于传统加工的局限性，人们开始探索新的技术。在美国使用从1969年后近40年的研究金刚石工具超声波旋转的制造技术，在世界各地的研究人员多次试验，控制参数（如作为超声波，静压）和处理结果（如材料去除率之间的关系的振幅。
教授成为小泉呈现脉冲能量和应力集中理论[4]分离型振动钻，钻头由普通钻井连续切削变换成脉冲式切削，尤其是通过连续挤压工作横刃振动钻孔被转换为楔工件脉冲，从节能角度。这是一个合理的加工方法。
1973年，在技术前苏联VNPeduraev通过实验研究鲍曼研究[5]所提出振动钻削凿影响，可显著改善横刃的切削条件，并且使用的动力学机制的振动钻削切弹塑性理论进行了分析和证明。日本自卫队胜提出振动钻削切理论[6]，并指出了振动钻削过程中，前角的道具是的周期性变化。德国和英国也进行了超声波处理技术的大量研究工作，并发表了许多有价值的研究报告，并在生产中一些积极的应用[7]。中国开展研究加工硬脆材料，如玻璃，陶瓷等技术，并取得优异的加工效果，一旦在国内外发表论文300多篇对超声波加工技术的研究论文[8]。
1982年，对枪钻振动钻削机械工程学会陕西省的薛湾黻教授为邻理论分析和计算。[9]浪潮的轨迹的轨迹刃。得到打破芯片的条件下，和足立胜重的振动断裂的理论富集..
L Prabhakerta和M Haselkon在大量的超声波旋转材料去除率的实验研究，材料去除率的经验模型给出..日本提出了新的UMT1三坐标数控超声波旋转加工机，功率450KW ，20kHz的频率，加工孔直径1.6毫米150毫米玻璃深孔的精度：圆度0.005毫米，圆柱度可以达到0.02毫米。
从1984年，王教授丽江和他的团队研究了系统[10] [11] [12] [13]的高频和低频振动钻削。他在研究提出低频振动提高钻入新视图的准确性，并指出在振动钻入尽管由于某种原因，横向力是位以产生横向偏移，但由于振动的存在，以便该钻头迅速回到从工件，并在钻孔再次成在一段时间内阻止莉，横向的作用的前偏移迅速收缩，在靠近平衡位置衰减时再次钻入，因此显著改善钻孔精度
1999年，龙池等人提出改变进给量可减少毛刺高度的理论[14]指出，饲料量少，出口毛刺较小，相比出口毛刺恒定的进给率可降低
在2000年，采用电子控制的微孔振动钻，照轰囗，栗掰菌等具有多层复合微孔振动钻头切削试验，进行了研究[15] [16]，以优化的各层的加工参数不同的材料，并提出了多层复合一步三参数振动钻削过程。实验结果表明，该钻井错误的一步三参数振动钻削中，孔扩大，以及出口毛刺高度比普通的钻井显著降低。上世纪50
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