（毕业设计全套）超声珩磨机床的设计（打包下载）

精珩前工序孔的表面质量太差。

珩磨油石太硬，易堵塞油石表面。

珩磨油石太软，精珩时沙粒易脱落．不起抛光作用。

工件材质太软。

应选较硬的或粒度较细或注蜡的油石。

珩磨表面刮伤其原因是珩磨油石表面太硬，组织不均匀．油石表面堵塞后易积聚铁屑，而刮伤表面。

珩磨头在孔内的间隙太小，珩磨头与孔中不易排出的切屑发生挤压而刮伤表面。

珩磨压力太大．超过油石强度，油石被挤碎刮伤工件表面。

珩磨头退出时油石未先缩回，从而刮伤工件表面。

导向套与工件孔未对中，珩磨头退出时尾端易摆偏。

油石太宽，铁屑不易排除脱落面积聚在油石表面上形成硬点而刮伤工件表面。

珩磨切削液杂质太多，流量和压力过小。

超声珩磨.珩磨加工珩磨加工特点工件经切削加工，有时需要对其重要表面进行以进步提高尺寸精度和形状精度为目的的精加工或进步降低表面粗糙度为目的的光整加工。

精整和光整均为终结加工，珩磨是种固结磨粒压力进给切削的精整加工方法，它不仅能切除较大的加工余量，而且能有效地提高工件的尺寸精度和形状精度，降低表面粗糙度。

珩磨工艺应用范围大量应用于各种形状的孔的光整或精加工，孔径范围，长度可达，国内珩磨机工作范围，孔长。

可用于外圆球面及内外环形曲面加工，如镀铬活塞环挺杆球面与滚球轴承的内外圈等。

用于汽车拖拉机与轴承制造业中的大量生产，也适用于各类机械制造中的批量生产。

如珩磨缸套缸孔连杆孔油泵油嘴与液压阀体孔轴套摇臂和齿轮孔等。

适用于金属材料与非金属材料的加工，如铸铁淬火与未淬火钢硬铝青铜硬铬与硬质合金玻璃陶瓷晶体与烧结材料等。

.超声珩磨工作原理及加工特点普通珩磨时，油石易堵塞，加工效率低，尤其是在珩磨铜铝钛合金等韧性材料管件时，油石极易堵塞，从而导致油石寿命的过短，零件加工表面质量差，加工效率低等问题，倘若使用超硬磨料制作的油石进行普通珩磨时，方面由于价格昂贵另外，若产生油石严重堵塞现象，使其性能不能充分发挥，会造成严重浪费。

超声技术用于珩磨是功率超声应用的新发展，超声技术用于珩磨加工的技术难度比用于切削加工的大，原因在于超声换能器传输到油石上去的路径长，能量传递元件多，需要转换振动方向，需要有较大功率的超声设备，并且对声的传输效率要求高，否则不但在加工区得不到足够的声能使效果变差，而且容易损坏超声振动系统。

超声珩磨工作原理超声能量是利用超声珩磨装置传输到珩磨加工区的，根据油石的振动方向，超声珩磨装置可分为纵向振动珩磨装置和弯曲振动珩磨装置两种类型。

本次设计的为纵向振动珩磨装置，原理示意图如图所示图纵向振动超声珩磨装置珩磨油石挠性杆弯曲振动圆盘变幅杆换能器珩磨杆弹簧油石座珩磨头体珩磨头体的往复直线运动油石振动方向工件旋转运动。

超声珩磨装置由珩磨头体珩磨杆浮动机构油石胀开机构超声振动系统等五个部分构成。

而超声振动系统又由换能器变幅杆弯曲振动圆盘挠性杆油石振动系统油石等部件组成。

超声系统的工作原理是换能器将超声波发生器产生的超声频电振荡信号转换为超声频机械振动，变幅杆将换能器的纵向振动波放大后传给弯曲振动圆盘，挠性杆再将弯曲振动圆盘的弯曲振动变成纵向振动后传给油石座，油石座带动与之连接在起的油石进行纵向振动。

在图中，表示在位移节点附近断开，与油石座连接在起的珩磨油石，件是纵向振动换能器，件是挠性杆，它的端连接在弯曲振动圆盘的振动腹上，另端同油石座相连，弯曲振动圆盘是在变幅杆的推动下弯曲振动的。

弯曲振动圆盘通过挠性杆把纵向振动换能器的振动能量分配给各个油石座，而油石沿着所指的直线往复运动进行超声珩磨加工。

超声珩磨加工特点超声珩磨具有珩磨力小珩磨温度低油石不易堵塞加工效率高加工质量好零件滑动面耐磨性高等许多优点，完全能够解决普通珩磨存在的问题，尤其是铜铝钛合金等韧性材料管件以及陶瓷淬火钢等硬脆材料管件的珩磨问题。

其具体的工艺特点有磨削力小超声振动加工时，磨削是个在极短时间内完成的微量切削过程。

在切削循环过程中，切刃在很小的位移上可获得很大的瞬时切削速度，在局部产生很大的能量，因此被加工材料在局部微小体积内必将发生重大变化。

在振动影响下，摩擦系数大大下降，只有普通磨削的左右，使超声振动切削力下降到普通切削的，对塑性大的材料下降程度更大。

温度低振动磨削时，被加工材料的弹塑性变形和切刃各切削面的摩擦系数大幅度下降，且加工中的力和热都以脉冲形式出现，使磨削热的平均值大幅度下降。

低的表面粗糙度和高加工精度由于脉冲作用破坏了产生积屑瘤的条件，且切削力小，切削温度低，使被加工表面粗糙度大大下降，表面几何精度大幅度提高。

振动切削中，切刃虽在振动，但在切刃和工件接触并产生切削的瞬间，切刃所处的位置在加工过程中总是保持不变的。

由于工件也不随时间发生变动，从而为提高加工精度创造了条件。

被认为是进行圆柱度误差圆度误差平面度和平行度误差近似为零的种精密和超精密加工方法。

提高了切削液的使用效果在磨粒切入时，切削液被强力挤压，形成瞬时高压，使切削液直接渗入到磨刃与切削的接触表面，充分地起到冷却作用。

此外，超声振动所形成的空化作用，方面可使珩磨液均匀浮华，另方面，切削液更容易渗到材料的微裂纹内，进步提高了珩磨液的使用效果。

.换能器的选用换能器工作原理换能器的作用是将超声波发生器产生的高频电振荡转换成超声频机械振动，它是超声设备的关键部件之。

为了研究和利用超声，人们设计和研制成功了许多换能器，表列出其大致情况。

由表可以看出，超声加工设备使用的换能器，主要有磁致伸缩换能器压电换能器和电磁换能器三种，由于电磁换能器使用得比较少，在这里就只介绍前两种。

换能器的分类目前使用的换能器主要有两种种是磁致伸缩换能器种是电致伸缩换能器。

磁致伸缩换能器磁致伸缩换能器是利用些铁磁体在变化磁场中所产生的磁致缩效应而制成的.所谓磁致伸缩效应就是指将铁磁体置于变化的磁场内，由于磁场的变化导致铁磁体产生长度的现象，也称焦耳效应目前制造超声振动系统的换能器多用镍.镍除了具有较好的磁致伸缩效应外，用纯镍片叠成封闭磁路的镍换能器由于事先处理好的镍片有氧化绝缘薄膜层能减少高频涡流损耗.而且这种换能器容易与振动系统的其他零件焊接，工作性能稳定，通常用于大中功率换能器.最有前途的磁致伸缩材料是铁氧体，这种材料电声转换效率高.为了降低换能器的制造成本，应使其尺寸规格化，尽量减少镍片的品种.考虑到振动加工时最常用的工作频率在左右，若按单窗口计算，可根据功率参考表选择换能器的截面尺寸.表磁致伸缩换能器的截面尺寸单位换能器功率.镍铁钴合金磁致伸缩换能器的最大优点是在工作条件变化很大的情况下，切削力变化以及振动系统自身的些变化对工具的振动形态影响小。

此外由此组成的工具振动系统使用安全可靠，调整方便，容易掌握，故目前国内外仍较多使用。

电致伸缩换能器电致伸缩换能器是利用材料在电磁场作用下的压电效应而制成的。

所谓压电效应是指在石英晶体锆钛酸铅及钛酸钠等物质的两界面上加上定电压后，材料将产生定的机械伸缩效应，这种随所加交变电压材料而伸缩的现象称为压电效应.图即为压电效应的工作原理图材料的压电效应原理如果在两界面上加有的交变电流，则该物质将产生相应频率的伸缩变形，使周围的介质以超声波频率振动。

为了获得最大的超声能量强度，应使晶体处于共振状态，故晶片的厚度做成声波半波长或其整数倍。

和磁致伸缩换能器比较，电致伸缩换能器尺寸小，瞬时输出功率达到㎠，但连接振动时只能达到它的左右，即.㎠。

长时间地连续工作，由于发热会使它的性能明显下降。

此外，电致伸缩换能器的机械强度低，工作时所加电压较高，并且因它的电压转换效率高，振动系统的设计制造和调整精度的要求较高，所能适应的加工条件也相应地变小。

采用这种换能器的工作振动系统，如果与换能器固有频率不能准确致的话，超声波发生器的能量就不能传递到刀刃上。

同时换能器与变幅杆之间的接合面以及其他接合面精度连接螺纹加工精度都对振动有影响。

换能器的选择在选择换能器时，根据加工的具体条件加以分析比较。

为节约镍资源，同时考虑电致伸缩换能器的优良特性，选用国际较多使用的电致伸缩换能器。

电致伸缩换能器输入端的振幅为，它的大端直径为㎝，即换能器的辐射面积是直径的圆面积。

其具体结构尺寸如下图所示图换能器结构尺寸图浮动连接装置与回复装置.动连接浮装置珩磨夹具与珩磨头都有刚性与浮动两种，浮动的目的是为了补偿误差，二者必须根据工件特征合理搭配使用，以调整珩磨夹具中的工件孔与导向套珩磨机主轴的同轴度，即谓之“对中”，保证对中要求才能收到减小误差提高珩磨质量的效果。

该次设计，根据加工要求选用固定夹具与浮动联接配对使用，这种联接方式在加工大中型孔，外形复杂和不规则的较重工件的长孔，如各种缸孔及缸套孔，可获得较好效果。

珩磨加工中使用的夹具除具有通常几加工夹具的共性要求外，还要有足够的自由度浮动环节来补偿工件中心与主轴中心不对中的误差，从而使油石与工件表面的互研正常进行。

连接杆的结构般分为浮动半浮动和刚性三种形式，与之对应珩磨头与夹具的配置形式有三种珩磨头采用双浮动连接机构珩磨头及夹具各用个浮动结构珩磨头不浮动，夹具采用双浮动结构。

第种方式的不足之处是工件和珩磨主轴不对中，运动中的珩磨头受到倾覆力的作用，加上珩磨头旋转时的离心力和双万向节制动误差，均会使珩磨头摆动，造成油石磨耗成鼓形，被加工孔也成鼓形。

当珩磨短孔和小孔时，这种现象更明显。

为了减小这种影响，双万向节之间的距离应大，下万向节至油石的距离应该小，后两种方式运动平稳，适用于声振系统结构尺寸的确定。

在该部分的设计过程中，如果没有合适的方法和步骤，所设计的声振系统振动能量损耗大，能量利用率低，达不到振动珩磨的效果。

按照上述设计方法和步骤，当工件重量大时，工件浮动会受到影响，大件珩磨常取第种方式。

超声振动珩磨头浮动结构形式的选取，同样是根据工件的大小。

为了保证珩磨的精度和珩磨头与接杆采用浮动连接结构来消除各种不利的作用力，珩磨头在珩磨过程中处于自由状态。

在该设计中，珩磨头连接杆选择球头浮动连接杆。

浮动连接部分的结构示意图如图示图浮动连接部分结构示意图珩磨头本体，浮动球头，圆柱销，端盖.浮动连接装置不仅起连接作用，而且还要传递往复直线运动，利用两个圆柱销置于浮动球杆的开槽内，与槽内壁采用间隙配合，圆柱销在槽内有相对滑动，起到浮动连接作用。

圆柱销与珩磨头体的连接孔采用过渡配合，并用端盖盖于上面，防止圆柱销由于松动而掉出。

端盖通过螺纹与珩磨头体连接，并起到压紧浮动球杆的作用。

由于圆柱销受到较大剪切力，在选材方面应注意其强度。

在本设计中选用了调质处理的钢.浮动机构的工作是由球头配合来完成的，可实现垂直方向水平方向的浮动。

图为浮动机构球头的剖面图，图中垂直方向和水平方向的两对圆柱销分别实现竖直和水平方向的浮动.下面以竖直方向为例解释浮动连接部分的工作当垂直方向上由于珩磨头体受力不均衡使球头向上浮动时，上端圆柱销所受载荷大于下端圆柱图球头配合剖面图销所受载荷，端盖与圆柱销上侧球面压力增大，推动圆柱销向下从而推动球头复位来均衡上下两个销的载荷，最终借球头的浮动实现均载.回复装置回复装置的主要作用是当油石座要缩回时，利用弹簧的回复力让胀锥复位，从而使油石在箍簧的收缩力作用下回缩，然后顺利退出工件孔而不碰伤已加工表面。

图为回复装置部分的示意图在该结构中，推杆左端通过螺纹与胀锥连接，右端与手动进给结构相接，弹簧在底版和压板间被压缩。

当珩磨头加工工件，做进给运动时，手动进给机构推动推杆来使胀锥左行从而使油石胀出进行加工，加工完毕后，进给机构不再进给，推杆在弹簧压缩力作用下右行回到初始位置，而油石在箍簧的恢复力作用下回缩。

在选取弹簧尺寸时应注意，尺寸过大，顶杆需要较大力才能胀开油石座，对顶杆强度要求较