超声振动钻削机构方案论证报告

超声振动钻削机构方案论证报超声振动钻削机构方案论证报 告告 目目次次 1 1、课题的来源与意义、课题的来源与意义 3 3 1.11.1 课题的背景与意义课题的背景与意义3 3 1.21.2 课题设计要解决的问题课题设计要解决的问题3 3 1.31.3 课题研究现状和发展趋势课题研究现状和发展趋势4 4 2 2、本课题的设计任务与技术要求、本课题的设计任务与技术要求 5 5 2.12.1 本毕业设计课题应达到的目的本毕业设计课题应达到的目的5 5 2.22.2 本毕业设计课题任务的内容和要求本毕业设计课题任务的内容和要求5 5 3 3、方案拟定超声振动钻削机构总体设计布局、方案拟定超声振动钻削机构总体设计布局 5 5 3.13.1 超声波加工机床的基本结构超声波加工机床的基本结构5 5 3.23.2 超声振动钻削机构的基本结构超声振动钻削机构的基本结构6 6 3.33.3 超声波加工的基本原理超声波加工的基本原理7 7 3.43.4 换能器的选择换能器的选择8 8 3.53.5 变幅杆的选用变幅杆的选用1010 4 4、方案对比、方案对比 1111 方案确定方案确定 13 13 本毕业设计课题工作进度计划本毕业设计课题工作进度计划1414 参考文献参考文献1515 毕业设计论证报告毕业设计论证报告 第一章第一章课题的来源与意义课题的来源与意义 1.11.1 课题的背景与意义课题的背景与意义 随着科学技术的迅速发展和激烈的市场竞争随着科学技术的迅速发展和激烈的市场竞争, ,加快了产品更新换代的步伐加快了产品更新换代的步伐, , 为此为此, ,各种新材料、新结构、高要求的零部件大量涌现各种新材料、新结构、高要求的零部件大量涌现 , ,这对机械制造业提出了这对机械制造业提出了 新的要求。解决各种难切削材料尤其是硬脆材料和复合材料的加工问题成了一新的要求。解决各种难切削材料尤其是硬脆材料和复合材料的加工问题成了一 个急待解决的问题。传统加工方法难度大，质量差，特种加工业应运而生。特个急待解决的问题。传统加工方法难度大，质量差，特种加工业应运而生。特 种加工包括电火花加工、超声波加工以及激光加工等。其中，超声波加工适合种加工包括电火花加工、超声波加工以及激光加工等。其中，超声波加工适合 于加工各种硬脆材料，尤其是电加工难以加工的材料，如玻璃、陶瓷、石英、于加工各种硬脆材料，尤其是电加工难以加工的材料，如玻璃、陶瓷、石英、 金刚石、半导体等材料，因此在现在的加工中得到了广泛的应用。但是，超声金刚石、半导体等材料，因此在现在的加工中得到了广泛的应用。但是，超声 波加工机床具有体积大、成本高的缺陷，还有加工的尺寸受到限制。为此，本波加工机床具有体积大、成本高的缺陷，还有加工的尺寸受到限制。为此，本 文提出了一种新型旋转超声复合钻削机构。该新型结构可以作为一种机床附件，文提出了一种新型旋转超声复合钻削机构。该新型结构可以作为一种机床附件， 具有体积小、结构简单、成本低、可加工大型工价的优点，这对超声波加工以具有体积小、结构简单、成本低、可加工大型工价的优点，这对超声波加工以 及机床的发展具有十分重要的意义。及机床的发展具有十分重要的意义。 1.21.2 课题设计要解决的问题课题设计要解决的问题 1 1、、对超声加工机床进行分析，对超声加工机床进行分析，通过和普通机床的比较，通过和普通机床的比较，研究一种新的结构，研究一种新的结构， 使其可以安装在普通机床上可以进行旋转超声加工。使其可以安装在普通机床上可以进行旋转超声加工。 2 2、幅杆是超声波机床振动系统的重要组成部分，本文将从声学角度和波动、幅杆是超声波机床振动系统的重要组成部分，本文将从声学角度和波动 方程角度来探讨变幅杆的设计和刀具的设计问题。方程角度来探讨变幅杆的设计和刀具的设计问题。 3 3、对变幅杆进行结构分析和动力学分析，分析其最大应力和振幅的变化曲、对变幅杆进行结构分析和动力学分析，分析其最大应力和振幅的变化曲 线。线。 4 4、为满足不同用户的要求，以超声电源功率、为满足不同用户的要求，以超声电源功率 250W250W 的钻削头结构为基型产的钻削头结构为基型产 品，对其进行系列化设计。品，对其进行系列化设计。 5 5、通过实验验证结构的可行性，并且对其进行超声加工的效率和质量进行、通过实验验证结构的可行性，并且对其进行超声加工的效率和质量进行 研究，以验证其是否达到专用机床的要求。研究，以验证其是否达到专用机床的要求。 6 6、对本课题的内容做出总结和展望。、对本课题的内容做出总结和展望。 1.31.3 课题研究现状和发展趋势课题研究现状和发展趋势 早在早在 19271927 年，年，R.W.WoodR.W.Wood 和和 A.L.LoomisA.L.Loomis 就发表了一篇关于超声波加工的论就发表了一篇关于超声波加工的论 文。文。 19451945 年年 L.BalamuthL.Balamuth 申请了关于超声加工的专利。申请了关于超声加工的专利。 19601960 年左右，年左右， 英国英国 HawellHawell 原子能研究中心的科学家发明新的超声钻削复合加工方法。原子能研究中心的科学家发明新的超声钻削复合加工方法。7070 年代，美国也开年代，美国也开 始进一步的研究。日本则于始进一步的研究。日本则于 8080 年代后期成功的研制出了样机。其加工效率较传年代后期成功的研制出了样机。其加工效率较传 统加工方法高出统加工方法高出 6--106--10 倍。目前超声波加工已经被广泛应用，如超声钻孔、超倍。目前