功率超声珩磨颤振的动力学模型研究.pdf

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1、·控制与检测·组合机床与自动化加工技术文章编号：lOO1—2265(2010)07—0050—03功率超声珩磨颤振的动力学模型研究冰王燕，祝锡晶，陆志猛，袁小飞(中北大学机械工程与自动化学院，太原030051)摘要：功率超声珩磨中的颤振是动态珩磨中强烈的自激振动，也是影响零件加工质量和机床切削效率的提高的主要因素之一。在对功率超声珩磨切削机理进行研究的基础之上，分别以单颗磨粒和珩磨油石整体为研究对象，建立功率超声珩磨加工的单自由度和两自由度非线性动力学模型，从而有助于人们更好地去分析研究功率超声珩磨颤振机理。关键词：功率超声珩磨；颤振；动力学模型中图分类号：TH128；TG65文献标识码

2、：ATheStudyofPowerUltrasonicHoningFlutterDynamicsModelWANGYan，ZHUXi—jing，LUZhi—meng，YUANXiao—fei(CollegeofMechanicalEngineering&AutomatizationNorthUniversityofChina，Taiyuan030051，China)Abstract：Flutterinpowerultrasonichoningisastronglyself—excitedvibrationindynamichoning，butalsoisoneofthemainfacto

3、rsthataffectthequalityofmachinetoolcuttingpartandtheincreasingofmachiningefficiency．Inthebasisofstudyinmechanismofpowerultrasonichoningcutting，respectivelyregardasinglediamondgrainandawholehoningoilstoneasresearchobjects，establishasinglefreedomdegreeandtwofree。domdegreesofnonlineardynamicmodelofp

4、owerultrasonichoning，thusit’Sbettertoanalyzeandstudypowerultrasonichoningfluttermechanismforpeople．Keywords：powerultrasonichoning；flutter；dynamicmodel提供了坚实的理论依据；师汉民对机床颤振理论进行O引言了深入研究。本文以功率超声珩磨振动为研究对象，功率超声珩磨是一种新型的、先进的磨削技术，在分析了功率超声珩磨切削机理，分别以单颗磨粒和珩磨普通珩磨的基础上添加功率超声波振动，具有加工效油石整体为研究对象，建立功率超声珩磨加工的单自由率高、表面

5、精度高、切削力小等特点，在汽车、坦克发动度和两自由度运动学模型，并推导出单自由度非线性系机缸套的加工中有广泛的应用¨。功率超声珩磨中统运动方程和两自由度非线性系统运动方程。的颤振是在动态珩磨过程中产生的刀具(油石)和工件1功率超声珩磨切削机理分析之间强烈的相对振动的自激振动。功率超声珩磨过程中存在的颤振危害很大：在工件的加工表面留下振痕；功率超声珩磨装置的作用是使油石产生超声频纵机床加工系统承受较大的交变载荷；刀具的磨损加剧向振动，并达到一定的振幅，实现自动加压，以完成珩等。精密加工和超精密加工技术的发展很快，加工精磨加工。功率超声珩磨装置结构图如图1所示。1’1nR7度要求高。因此，即

6、使一些微小的振动也会使加工出的零件尺寸或表面粗糙度超差，成为废品。为了避免或减小切削颤振，有时不得不降低切削用量，致使机床和刀具的工作性能得不到充分的发挥，限制了机床切削效率的提高。近年来有许多学者在颤振方面进行相关研究，l19654321Tlusty等人从刀具与工件之间相互作用的动力学角度，1．超声波发生器2．压电换能器(压电振子)3．变幅杆4．弯曲振动圆提出了动力学模型，在理论上基本解决了加工过程中动盘5．挠性杆．油石座工具振动系统6．油石7．换能器外罩体8．集流力学所涉及的问题，为切削加工过程颤振稳定域的研究环和碳刷9．油石涨开机构l0．浮动机构11．珩磨头体l2．珩磨杆收稿日期：

7、2010—01—19图l功率超声珩磨装置结构示意图基金项目：国家自然科学基金(50975265)作者简介：王燕(1984一)，女，湖南人，中北大学在读研究生，研究方向为新型制造技术与设备，(E—mail)amydy2008725@126．corn。·50·2010年第7期·控制与检测·功率超声振动系统的工作原理是：超声波发生器磨粒的运动轨迹是切削深度始终不变(等于普通产生的超声频电振荡通过压电换能器转换为超声频纵珩磨的切深)，而磨痕