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作者：赵青青扬州大学

学位级别：硕士

科学技术的飞速发展进步对机械制造业提出更新、更高的要求,各种难加工材料、异形面零部件的应用越来越广泛,各种特种加工新技术由于具有不受材料硬度影响、加工作用力小、工具(电极)损耗低(或无)等优点而受到特别重视,得到愈来愈多地采... 详细信息

科学技术的飞速发展进步对机械制造业提出更新、更高的要求,各种难加工材料、异形面零部件的应用越来越广泛,各种特种加工新技术由于具有不受材料硬度影响、加工作用力小、工具(电极)损耗低(或无)等优点而受到特别重视,得到愈来愈多地采用,超声及其复合电加工技术在难加工材料、异形面零件加工中已得到重要应用,超声磨削、超声辅助铣削及钻削等加工方式利用超声频振动效应,可有限减小切削力、切削热,提高加工效率及加工精度。本文提出一种新型复合加工方法-旋转超声复合展成电加工,试图将超声效应与机械切削、电解及放电有机复合,再结合数控技术进行各种难加工材料、异形面的精微高效加工,本文围绕这一新型加工方法进行加工机理、装置设计及试验研究。以压痕断裂学原理为依据,建立旋转超声加工材料去除率模型;再根据法拉第电解定律,建立硬韧导电材料在超声振动作用下脉冲电解加工材料去除效率模型;最后根据旋转超声、脉冲电解相互作用关系,建立旋转超声复合展成电加工材料去除效率模型,由此可知:脉冲电压U、超声振幅A、磨粒尺寸、展成进给速度v等是影响加工效率的主要参数;此展成加工成形误差主要由展成进给运动轨迹误差与电加工间隙及其不一致造成。分析、设计旋转超声复合展成电加工系统总体方案,设计由交流电机、变频器及压电超声振子组合构建旋转超声振动装置,设计压电超声振子由2片PZT-8(发射型)压电陶瓷片叠加组成的压电换能器及阶梯型变幅杆组成,对压电换能器和变幅杆尺寸进行理论计算,并进行ANSYS分析与优化;设计径向超声振动装置,由2片PZT陶瓷片叠加组成压电换能器,可实现轴向与径向二维超声振动加工。选择超声波发生器、脉冲电源、数字存储示波器等,构建和完善旋转超声复合展成电加工系统。采用激光位移传感器测量系统超声振动振幅,旋转主轴振幅可达0μm-±20μm,径向超声振动振幅可达0μm—±7μm,验证了超声振动装置设计及有限元分析的正确性。利用设计构建的旋转超声复合展成电加工系统,采用旋转超声转速0rmp-5000rmp,轴向超声振幅0μm—±16μm,对PZT压电陶瓷进行单一机械钻削和加入超声作用后的孔加工对比试验可知,旋转超声加工效率较高,且随超声振幅增加,加工效率显著增加;对高速钢刀具材料进行机械磨削、旋转超声加工、旋转超声复合电加工对比试验,采用5%NaNO3电解液,超声振幅±16μm,脉冲电压频率5kHz,幅值2V-6V,占空比50%,试验证明旋转超声复合电加工方式效率最高,并且加工效率随电压幅值增加而提高,但电压达6V时电解杂散腐蚀及火花烧蚀严重,采用电压幅值4V精度最好;对高速钢和硬质合金(YT15)进行旋转超声加工与旋转超声复合展成电加工试验对比,径向进给速度15mm/min,用电极端面展成加工平面时,多种方式均出现中凸现象,减小展成进给速度和加入电解作用能有效减小或消除凸痕,而电极侧面展成加工平面时,附加电解作用可有效减少表面粗糙度;采用一维轴向旋转超声作用,进行沟槽复合展成电加工切割时,火花放电严重,加工过程不够稳定,工件与电极有轻度烧伤,附加径向超声振动(即采用二维超声作用),进行沟槽复合展成电加工切割能有效减少火花放电,提高加工效率、精度及加工过程稳定性。对旋转超声复合展成电加工系统设计和试验研究成果进行分析总结,论证了旋转超声复合展成电加工方法的可行性、技术优势及应用前景;最后分析现有加工系统和试验存在的问题,提出进一步改进和完善的措施,并对后续试验及研究提出设想与展望。

关键词：旋转超声复合电加工成形机理二维超声展成加工

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对数螺旋锥齿轮展成加工方法研究

对数螺旋锥齿轮展成加工方法研究

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作者：张海宁内蒙古科技大学

学位级别：硕士

螺旋锥齿轮对制造和安装误差极为敏感，加工调整很大程度上仍取决于操作人员经验，加工精度偏低。现有的对螺旋锥齿轮研究仅停留在齿形修正、齿面研磨、调整刀盘来降低噪音、改善接触区、提高稳定性，但都没从根本上解决齿向线上螺旋角... 详细信息

螺旋锥齿轮对制造和安装误差极为敏感，加工调整很大程度上仍取决于操作人员经验，加工精度偏低。现有的对螺旋锥齿轮研究仅停留在齿形修正、齿面研磨、调整刀盘来降低噪音、改善接触区、提高稳定性，但都没从根本上解决齿向线上螺旋角不等带来的问题。有些学者提出了采用其它曲线作为螺旋锥齿轮的齿廓曲线，而对数螺旋线具有螺旋角处处相等这一特点，解决了目前螺旋锥齿轮传动中存在的不同啮合点处螺旋角不相等带来的动力传动效率低、磨擦磨损严重、传动不平稳等问题，保证了一对相互啮合的对数螺旋锥齿轮的啮合更加平稳、噪音更小、承载能力更大、使用寿命更长。本文从当今数控滚齿机床发展出发，得出滚齿加工对数螺旋锥齿轮的方案是可行的。通过沿背锥无限微分的理论，得到了每个微分截面做圆柱斜齿轮滚齿运动的差动运动方程。再将此方程带入整个锥齿轮滚齿运动中，得到机床运动与齿向线的差动运动方程，进而结合圆锥对数螺旋线方程求得机床针对对数螺旋锥齿轮的运动方程。通过对变模数滚刀进行了简要分析，论述了变模数滚刀的工作原理。并查阅相关滚刀设计书籍及论文，结合经验公式加以总结，得出了滚刀参数对实际加工的影响关系，从滚刀角度、直径、头数、槽数及长度进行分析。为今后实际加工中滚刀的选择提供了系统的选择依据。最后，通过研究滚刀产形面——渐开螺旋面，得到了滚刀的刀具方程，进而求出其法线方程。建立滚齿加工对数螺旋锥齿轮对应坐标系，并求出坐标系之间的变换矩阵。然后，从之前研究的机床运动中求出滚刀1与齿轮2的相对运动速度，将其与法线方程两个条件带入啮合方程中，运用变量代换的方法即可求得满足啮合方程的点，再通过之前坐标系之间变换矩阵求解出啮合方程及齿轮2齿面方程。

关键词：对数螺旋锥齿轮展成加工啮合理论滚齿机床滚刀

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数字化齿面展成加工运动仿真研究

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工具技术 2004年第5期38卷 11-13页

作者：刘洪贵易传云王涛王伏林华中科技大学机械科学与工程学院武汉市硕士研究生430074 华中科技大学

数字化齿面加工理论是一种新的齿轮加工理论 ,它和连续齿面展成加工运动有较大的差异。为了验证三维数字化齿面的加工理论 ,本文提出了一个VC和OpenGL环境下的三维运动仿真系统。实际运行的效果表明 ,该系统可以有效的验证三维数字展成... 详细信息

数字化齿面加工理论是一种新的齿轮加工理论 ,它和连续齿面展成加工运动有较大的差异。为了验证三维数字化齿面的加工理论 ,本文提出了一个VC和OpenGL环境下的三维运动仿真系统。实际运行的效果表明 ,该系统可以有效的验证三维数字展成加工运动的正确性 ,有较强的实用性。

关键词：齿轮加工展成加工数字化齿面 OpenGL 运动仿真共轭曲面

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CAD/CAM技术在展成电解加工中的应用

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机床与液压 2002年第3期30卷 32-33页

作者：李风陈海燕张永俊广东工业大学广州510090

结合整体叶轮的加工 ,介绍了CAD/CAM技术在展成电解加工中的应用 ,包括叶片型面的分析、构造 ,数控程序的生成与传输。

关键词： CAD CAM 电解加工展成加工

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在卧式铣床上用滚刀展成加工圆柱齿轮

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工具技术 2005年第1期39卷 47-48页

作者：王友林姜英山东理工大学机械工程学院山东省淄博市255012 山东理工大学

1引言圆柱齿轮的展成加工通常是在滚齿机、插齿机或磨齿机上进行,而此类加工机床的专业化程度较高.一般的小型机械加工企业或修配厂通常并不配备此类专用加工设备,在需要加工齿轮时,只能在铣床上用盘形铣刀或指形铣刀进行成形加工.

关键词：展成加工卧式铣床滚刀插齿机滚齿机磨齿机圆柱齿轮加工机床配备加工企业

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旋转超声展成机械/电解加工机理分析与试验研究

旋转超声展成机械/电解加工机理分析与试验研究

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作者：闫志刚扬州大学

学位级别：硕士

由于科学技术的飞速发展进步,提高各种难加工材料的加工精度与效率已成为国内外制造业的难点与热点问题。特种加工技术因具有切削力小（或无）、工具（电极）损耗低（或无）等独特技术优势,广泛应用于各种难加工材料（硬脆材料、高温合... 详细信息

由于科学技术的飞速发展进步,提高各种难加工材料的加工精度与效率已成为国内外制造业的难点与热点问题。特种加工技术因具有切削力小（或无）、工具（电极）损耗低（或无）等独特技术优势,广泛应用于各种难加工材料（硬脆材料、高温合金等）的加工。超声复合机械（磨削、铣削等）利用超声振动效应,可有效减小切削力、切削热,提高加工效率及精度。本文研究旋转超声展成机械/电解加工机理,将超声效应与机械、电解作用有机复合,实现难加工材料高精高效加工。主要研究内容为:（1）以硬脆性材料加工去除机理、法拉第电解定律为理论依据,根据旋转超声、机械及电解相互作用关系,建立旋转超声展成机械及展成电解加工材料去除效率模型;由模型分析可知:超声振幅、主轴转速、电解电压、磨料硬度/粒度等参数增大,可增加材料去除力,提高加工效率;而采用高频脉冲电源、减少电压幅值、降低电解液质量分数（减小电导率）、减小磨料粒度可有效提高加工精度。（2）设计、构建二维旋转超声展成电解加工系统。设计机床主体并定制旋转NSK高速主轴马达、超声振动装置、超声波发生器、高频脉冲电源,完善电源引入、工件定位、电解绝缘单元,构建旋转超声电解装置;采用PC机控制界面,以PLC、驱动器、伺服电机及步进电机构建多轴联动进给装置;采用径向超声振动装置与旋转轴向超声振动装置组合构建二维超声振动系统,从而可实现二维旋转超声展成机械/电解加工。（3）进行旋转超声振动系统的优化设计。对压电换能器和阶梯型变幅杆特性进行理论分析与尺寸计算。利用ANSYS压电分析模块进行模态与谐响应分析,当谐振频率为19.8kHz时,阶梯型变幅杆超声输出振幅25.5μm。固有频率降低,振幅下降。利用ANSYS优化设计,振动系统输出振幅可达23μm,使用激光微位移传感器测得其谐振振幅为20μm,验证分析设计可行性,且系统可满足加工要求。（4）进行拷贝式、旋转展成超声加工基础试验并探究了旋转超声加工参数对加工精度及效率的影响,试验结果表明:在一定范围内,随着超声振幅增大、主轴转速提高、电解电压幅值增大,可有效提高加工效率,但工具电极转速过高易造成发热烧损,电压幅值增大电解杂散腐蚀会影响加工精度;在此基础上,进行平面与沟槽旋转超声展成机械/电解加工试验,得到良好加工精度与效率。最后选用优化参数,对陶瓷颗粒增强金属基复合材料进行旋转超声展成平面加工、二维旋转超声电解展成沟槽切割加工试验,加工出较光整平面及沟槽,验证了二维超声展成电解技术优势。

关键词：旋转超声机械/电解系统设计与分析成形机理展成加工

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