超声振动磨削机构的设计与建模
姓名：班级：06城建机械（1）班学号：06290070104指导教师：
提纲
一本课题研究意义二超声振动磨削系统的结构设计三超声振动磨削机构三维建模四结论
一本课题研究意义本毕业设计从超声振动声学系统设计超声振动磨削机构。从声学角度和波动方程角度分别介绍了变幅杆设计的理论基础。设计了机构与工件相连接以及机构与机床相连接装置。设计这个超声振动磨削机构，可以直接装配到一般普通机床上直接使用，因此非常方便。这种新型机构可以作为一种机床附件，它具有体积小、结构简单、成本低、可加工大型工件的优点，对超声波加工以及机床的发展具有十分重要的意义。这种机构能替代超声振动珩磨机床进行珩磨，还可以做超声振动铣削机构等，这些机构都可以安装在车床上，使原来普通的车床变成多功能的现代化的机床。?
二超声振动磨削系统的结构设计1超声振动磨削系统的总体结构设计2超声振动磨削机构声学子系统的结构设计1超声振动磨削系统的总体结构设计设计中考虑：（1）机构会受到超声振动，那么就会考虑到变幅杆的怎么样的连接可以减少振幅的损失以达到所要的放大振幅;（2）机构沿工件轴线进行的进给运动是通过什么来珩磨工件并且用什么来连接,机构在做进给运动时怎么样与机床主轴进行固定的综合考虑得出图2-1的超声振动磨削机构
超声振动磨削机构
图2-1
要保证珩磨的正常进行就必须保证以下几点（1）.考虑到声学部分在加工时的高速磨削运动，应充分保证变幅杆两端连接处的同轴度，系统各部件加工时要严格保证公差要求，并进行良好的装配，以保证其运行平稳，这与超声振动系统的寿命及加工效率和质量有非常密切的关系。（2）.有足够的稳定性和承载能力，能够抵制干扰，实现稳定加工。（3）.该超声波加工的振动系统不能与它所要安装的机床主体发生干涉。
2超声振动磨削机构声学子系统的结构设计超声振动磨削机构中的声学子系统包括有：超声波发生器、换能器、变幅杆和珩磨头。四者间的工作关系：超声波发生器是将220V或380V的交流电变成有一定功率输出的超声频电信号，即把电信号转变成超声频电信号;而超声频电信号通过换能器的作用把其转换成机械信号，机械信号通过变幅杆的变幅作用把振幅或速度放大传递给珩磨头进行超声振动珩磨。
超声波加工的基本原理：加工时，超声波发生器通过换能器产生超声波(频率通常为16—25kHz)，此波因振幅太小，仅0.005—0.01mm，不能用于加工，需通过变幅杆放大至0.01—0.1mm，再传给工具。此时，工具与工件之间是用油石磨削的。工具以很小的压力压在工件上。油石在工具的超声振动下，以高速不断磨削工件加工表面，使该表面受到很大的力而产生材料的变形，当应力超过其强度极限时，材料将发生破坏而成粉末状去除。因此，超声珩磨是油石在超声振动下的机械冲击和磨削作用综合结果。
1.超声波发生器：作用：将220V或380V的交流电变成有一定功率输出的超声频电振荡，以提供振动磨削加工中的振动能量。满足的要求：输出功率应达到技术指标；频率稳定，并能在所需范围内连续调节，最好有频率自动跟踪系统；发生器的输出阻抗应与换能器阻抗相匹配。对超声波发生器的其它要求是结构简单、工作可靠、经久耐用、价格便宜。
2.压电式换能器：压电式换能器利用某些压电晶体材料的压电效应的逆效应制成的。优点：结构尺寸小，电声转换效率高，发热较小，与超声加工系统易于匹配，同时价格适中。
3.变幅杆：在超声振动加工中，当整个超声系统共振时，从换能器直接能得到的振幅最大只有4-5微米，为了准确地实现珩磨头和工件的分离，满足超声加工形成的必要条件，要求珩磨头的振幅至少要达到10-20微米。这样必然需要在换能器和加工工具之间增加振幅放大部分，即变幅杆。变幅杆的主要作用：1、是将机械振动位移或速度振幅放大，或者把能量集中在较小的辐射面上，即聚能作用；2、作为机械阻抗的变换器，使超声能量由超声换能器更有效地向负载传输。
圆锥形变幅杆：圆锥形变幅杆(相比阶梯型变幅杆)优点：输出功率大，工作的频率稳