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本科毕业设计题目：超声磨削装置设计
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摘要
旋转超声磨削是在传统机械磨削的基础上，将超声振动加入到磨削工具上的一种新型的复合加工方法。该方法不仅保留了传统机械磨削的一些优良特性，又因加入超声振动后，能较大地提高加工效率，有效地改善工程陶瓷、复合材料等难加工材料磨削表面质量。本文旨在研制出旋转超声磨削装置，该装置能以附件的形式安装在数控机床上或普通机床上，进行常见表面、甚至一些较复杂型面的旋转超声磨削加工。
关键词：旋转超声磨削，工程陶瓷，碳刷，
ultrasonic machining design
Abstract:Rotary ultrasonic grinding (RUG) is a new machining method which integrates rotary movement of traditional grinding with ultrasonic oscillation. This method can keep down some excellent grinding characters of Mechanical grinding, greatly enhance process rate and effectively improve the effect of grinding surface of difficult-to-cut materials (stainless steel and composite material and the like). The aim of this paper is that we design and manufacture the grinding device of rotary ultrasonic machining, This device can be installed on numerical control machine or common machine tool as an accessory and can carry out rotary ultrasonic grinding for usual surface and even some complicated surface.
Keyword：rotary ultrasonic grinding, engineering chinaware, carbon brush，
目录
前言................................................................................................. 错误！未定义书签。
1 绪论. (2)
1.1 超声的发展史.................................................................. 错误！未定义书签。
1.2超声加工的原理及特点................................................... 错误！未定义书签。
1.3工程陶瓷材料的使用价值及加工技术 (3)
1.4超声加工的意义及前景 (7)
2 设计说明书 (8)
2.1 超声磨削装置的结构设计 (8)
2.1.1 超声加工设备及其组成部分 (8)
2.1.2 初步结构设计 (8)
2.1.3 结构的比较 (9)
2.1.4 最后结构的比较 (11)
2.2 装置中的各部件的设计及校核 (13)
2.2.1 电机的计算与选择 (13)
2.2.2 压电陶瓷的选择 (16)
2.2.3 轴强度的校核 (17)
2.2.4 键的校核 (18)
3 总结与展望 (20)
3.1 总结 (20)
3.2 展望 (20)
参考资料 (22)
致谢 (23)
前言
随着科学技术的发展及航空航天等领域的需求，不锈钢、复合材料、工程陶瓷等难加工材料应用日趋广泛，而此类材料的特殊性能使其加工制造非常困难。例如，海洋结构件普遍采用耐腐蚀的不锈钢，而不锈钢加工起来切削力大、切削温度高、粘刀现象严重、加工硬化趋势强等特点，使得不锈钢切削过程中切削功率消耗大，切削温度高，而且加工工件表面质量较低。又如航空发动机重要零件如机匣、压气机风扇叶片等广泛采用钛、镍基合金等先进结构材料，而钛、镍基合金材料切削加工性较差，主要表现在材料热硬度和热强度很高，所需切削力很大，工件、刀具容易产生较大变形。航天飞机机顶首部广泛采用工程陶瓷，但工程陶瓷具有高强度、高硬度、高脆性等特点，使得陶瓷材料的加工十分困难，加工成本很高。此类材料的出现及广泛应用，对机械制造业提出了一系列迫切需要解决的新问题。对此，采用传统加工方法十分困难，甚至无法加工，而特种加工很适合对这些材料进行经济加工。而在众多特种加工方法中，超声加工有其独特的优点，因而迅速得以发展和推广。
1绪 论
1.1 超声的发展史
超声波是指频率高于人耳听觉上限的声波。一般来讲，人耳可以听到的声波的频率范围约为16~20KHz 。因此，人们常把高于20KHz 的声波称为超声波。而在实际应用种，有些超声技术使用的频率可能在16KHz 以下。早在1830年，为了探讨人耳究竟能够听到多高的频率，F.Savart 曾用一个多齿的轮首次产生了频率为42.410 Hz 的超声，但人们一般却认为，首次有效产生高频声的，应是1876年F.Galton 的气哨实验。第一次世界大战期间，https://www.doczj.com/doc/3510307356.html,ngevin 发明了石英晶体换能器，用来在水中发射和接收频率较低的超声波，开始了人类真正科学的开展超声技术的研究。
超声具有许多独特的性质和优点，如频率高、波长短、在一定距离内沿直线传播具有良好的束射性和方向性、并在液体介质中传播时可在界面上产生强烈的冲击和空化现象。因此，近年来，随着科学技术的发展，超声技术发展极为迅速，应用领域非常广泛。目前，其应用遍及航空、航海、国防、生物工程以及电子等领域，在我国国民经济建设中发挥越来越大的作用。 1.2 超声加工的原理及特点
旋转超声磨削的加工原理如图1-2所示，其中，压电陶瓷换能器用于将从外部接入的高频电振荡信号（由220V 或380V 的交流电经超声波发生器转换而成）转换为超声频机械振动；由于压电陶瓷换能器产生的振幅较小（大约有5μm ），一般不能满足需求，需用变幅杆将换能器的振动振幅放大后（振幅为20～30μm ）再传至磨削工具，磨削工具在由电机驱动做旋转运动的同时也做纵向超声振动，其振动方向如下图中的箭头所示。
图1-2旋转超声磨削的原理
加工过程中，磨削工具既做旋转运动又做纵向超声振动，磨粒直接作用在工件上，可以看出，磨粒与工件是永久性接触的，不存在速度与工件表面分离的特变幅杆 超声波发生器 超声换能器
磨削工具
工 件
超声振动方向
点，因此文中所研究的旋转超声磨削并没有脱离传统的机械磨削。并可知磨削工具上的单颗磨粒在磨削平面上的运动轨迹为纵向的正弦运动和砂轮线速度横向的直线运动的合成运动轨迹，因此相对于普通磨削（无超声振动），磨粒在工件表面刻划出的痕迹较长。研究表明，旋转超声磨削既能保留传统磨削的较好的磨削特性，又能大幅度提高加工效率，且能有效改善不锈钢、复合材料等难加工材料磨削表面质量。国际生产工程学会在第42届CIRP大会上，将超声振动应用于磨削加工作为下一代精密加工的发展方向之一。
旋转超声加工是在传统超声加工基础上发展而来的。它与传统超声加工的不同之处在于：工具在做超声振动的同时附加了旋转运动，从而使工具上的磨粒不断冲击和划擦工件表面。因此可以说，旋转超声加工是一种将传统的超声技术和传统机械加工相结合的方法。目前，旋转超声加工主要应用于超声钻孔、套料、超声螺纹加工、超声铣削以及超声磨削加工等几个方面。
国内外研究结果表明，由于这种加工方法把传统加工的一些优良性能与工具的超声频振动结合在一起，与常规钻孔和采用游离磨料的传统超声加工方法相比，具有以下特点：
(1）加工速度快。例如，在光学玻璃上加工直径为6mm的孔，加工速度可达100mm/min以上。同样条件下，旋转超声加工RUM加工速度是传统USM的10倍，是传统磨削的6~10倍。
(2）超声振动减小了工具与加工表面的磨擦系数，切削力小，排屑通畅。钻孔加工时，不需退刀排屑，可一次进刀完成，易实现机械化。
(3）由于所需的切削力小，可在工件的边、角处钻孔，而不产生破裂。
(4）对材料的适应性广。可用于脆性材料（如玻璃、石英、陶瓷、YAG激光晶体、碳纤维复合材料等）的钻孔、套料、端铣、内外圆磨削及螺纹加工等。特别适用于深小孔和细长棒套料（已在玻璃上加工出直径为1.6 mm，深100 mm 以上的孔）。
(5）可提高加工精度和改善表面质量，而且工具磨损减小，使用寿命延长。
1.3工程陶瓷材料的使用价值及加工技术
陶瓷材料一般分为传统陶瓷和现代技术陶瓷两大类。传统陶瓷是指用天然硅酸盐粉末(如黏土、高岭土等)为原料生产的产品。因为原料的成分混杂和产品的性能波动大，仅用于餐具、日用容器、工艺品以及普通建筑材料(如地砖、水泥等)，而不适用于工业用途。现代技术陶瓷是根据所要求的产品性能，通过严格的成份和生产工艺控制而制造出来的高性能材料，主要用于高温和腐蚀介质环境，是现代材料科学发展最活跃的领域之一
下面对现代技术陶瓷三个主要领域:结构陶瓷、陶瓷基复合材料和功能陶瓷作简
单介绍。
(1) 结构陶瓷
同金属材料相比，陶瓷的最大优点是优异的高温机械性能、耐化学腐蚀、耐高温氧化、耐磨损、比重小(约为金属的1/3)，因而在许多场合逐渐取代昂贵的超高合金钢或被应用到金属材料根本无法胜任的场合，如发动机气缸套、轴瓦、密封圈、陶瓷切削刀具等。结构陶瓷可分为三大类;氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷和玻璃陶瓷。
①氧化物陶瓷
主要包括氧化铝、氧化错、莫来石和钦酸铝。氧化物陶瓷最突出优点是不存在氧化问题，原料价格低廉，生产工艺简单。氧化铝和氧化错具有优异的室温机械性能，高硬度和耐化学腐蚀性，主要缺点是在1000℃以上高温蠕变速率高，机械性能显著降低。氧化铝和氧化错主要应用于陶瓷切削刀具、陶瓷磨料球、高温炉管、密封圈和玻璃熔化池内衬等。莫来石室温强度属中等水平，但它在1400℃仍能保持这一强度水平，并且高温蠕变速率极低，因此被认为是陶瓷发动机的主要候选材料之一。上述三种氧化物也可制成泡沫或纤维状用于高温保温材料。钛酸铝陶瓷体内存在广泛的微裂纹，因而具有极低的热膨胀系数和热传导率。它的主要缺点是强度低，无法单独作为受力元件，所以一般用它加工内衬用作保温、耐热冲击元件，并已在陶瓷发动机上得到应用。
②非氧化物陶瓷
主要包括碳化硅、氮化硅和赛龙(SIALON)。同氧化物陶瓷不同，非氧化物陶瓷原子间主要是以共价键结合在一起，因而具有较高的硬度、模量、蠕变抗力，并且能把这些性能的大部分保持到高温，这是氧化物陶瓷无法比拟的。但它们的烧结非常困难，必须在极高温度（1500～2500℃)并有烧结助剂存在的情况下才能获得较高密度的产品，有时必须借助热压烧结法才能达到希望的密度(＞95%)，所以非氧化物陶瓷的生产成本一般比氧化物陶瓷高。
这些含硅的非氧化物陶瓷还具有极佳的高温耐蚀性和抗氧化性，因此一直是陶瓷发动机的最重要材料，目前已经取代了许多超高合金钢部件。现有最佳超高合金钢的使用温度低于1100℃，而发动机燃料燃烧的温度在1300℃以上，因而普遍采用高压水强制制冷。待非氧化物陶瓷代替超高合金钢后，燃烧温度可提高到1400℃以上，并且不需要水冷系统，这在能源利用和环保方面具有重要的战略意义。
非氧化物陶瓷也广泛应用于陶瓷切削刀具。同氧化物陶瓷相比，其成本较高，但高温韧性、强度、硬度、蠕变抗力优异得多，并且刀具寿命长、允许切削速度高，因而在刀具市场占有日益重要地位。它的应用领域还包括轻质无润滑陶瓷轴承、密封件、窑具和磨球等。
③玻璃陶瓷
玻璃和陶瓷的主要区别在于结晶度，玻璃是非晶态而陶瓷是多晶材料。玻璃在远低于熔点以前存在明显的软化，而陶瓷的软化温度同熔点很接近，因而陶瓷的机械性能和使用温度要比玻璃高得多。玻璃的突出优点是可在玻璃软化温度和熔点之间进行各种成型，工艺简单而且成本低。玻璃陶瓷兼具玻璃的工艺性能和陶瓷的机械性能，它利用玻璃成型技术制造产品，然后高温结晶化处理获得陶瓷。工业玻璃陶瓷体系有镁一铝一硅酸盐、锂一镁一铝一硅酸盐和钙一镁一铝一硅酸盐系列，它们常被用来制造耐高温和热冲击产品，如炊具。此外它们作为建筑装饰材料正得到越来越广泛的应用，如地板、装饰玻璃。
(2)陶瓷基复合材料
复合材料是为了达到某些性能指标将两种或两种以上不同材料混合在一起制成的多相材料，它具有其中任何一相所不具备的综合性能。陶瓷材料的最大缺点是韧性低，使用时会产生不可预测的突然性断裂，陶瓷基复合材料主要是为了改善陶瓷韧性。基于提高韧性的陶瓷基复合材料主要有两类:氧化错相变增韧和陶瓷纤维强化复合材料。
氧化锆相变增韧复合材料是把部分稳定的氧化锆粉末同其它陶瓷粉末(如氧化铝、氮化硅或莫来石)混合后制成的高韧性材料，其断裂韧性可以达到10Mpa，以上，而一般陶瓷的韧性仅有3Mpa左右。这类材料在陶瓷切削刀具方面得到了非常广泛的应用。
纤维强化被认为是提高陶瓷韧性最有效和最有前途的方法。纤维强度一般比基体高得多.所以它对基体具有强化作用;同时纤维具有显著阻碍裂纹扩展的能力，从而提高材料的韧性。目前韧性最高的陶瓷就是纤维强化的复合材料，例如碳化硅长纤维强化的碳化硅基复合材料韧性高达30 Mpa以上，比烧结碳化硅的韧性提高十倍.但因为这类材料价格昂贵，目前仅在军械和航空航天领域得到应用。另一引人注目的增强材料是陶瓷晶须。晶须是尺寸非常小但近乎完美的纤维状单晶体.其强度和模量接近材料的理论值，极适用于陶瓷的强化。目前这类材料在陶瓷切削刀具方面已经得到广泛应用，主要体系有碳化硅晶须一氧化铝一氧化铅、碳化硅晶须一氧化铝和碳化硅晶须一氮化硅。
(3)功能陶瓷
功能陶瓷是具有光、电、热或磁特性的陶瓷，已经具有极高的产业化程度。下面简介几类主要功能陶瓷的性能。
①导电性能
陶瓷材料具有非常广泛的导电区间，从绝缘体到半导体、超导体。大多数陶瓷具有优异的电绝缘性，因而被广泛用于电绝缘体。半导体分为电子型和离子型半导体，以晶体管集成电路为代表的是电子型半导体。离子型半导体仅对某些
特殊的带电离子具有传导作用，最具有代表性的是稳定氧化锆和β一氧化铝。稳定氧化钻仅对氧离子具有传导作用，主要产品有氧传感器(主要用来测定发动机的燃烧效率或钢水中氧浓度)、氧泵(从空气中获得纯氧)和燃料电池。β一氧化铝仅对钠离子具有传导作用，主要用来制造钠一硫电池，其特点是高效率、对环境无危害和可以反复充电。陶瓷超导体是近10年才发展起来的.它的临界超导转化温度在所有类超导体中最高，已经达到液氮温度以上。典型的陶瓷超导体为钇一钡一铜一氧系列材料，已经在计算机、精密仪器领域得到广泛应用。
②介电性能
大多数陶瓷具有优异的介电性能，表现在其较高的介电常数和低介电损耗。介电陶瓷的主要应用之一是陶瓷电容器。现代电容器介电陶瓷主要是以钛酸钡为基体的材料。当钡或钛离子被其它金属原子置换后，会得到具有不同介电性能的电介质。认酸钛基电介质的介电常数高达l000以上，而过去使用的云母小于10，所以用钛酸钡制成的电容器具有体积小、电储存能力高等特点。钛酸钡基电介质还具有优异的正电效应。当温度低于某一临界值时呈半导体钟电状态，但当温度超过这一临界值时，电阻率突然增加到倍成为绝缘体。利用这一效应的
产品有电路限流元件和恒温电阻加热元件。许多陶瓷，如错钛酸错，具有显著压电效应。当在陶瓷上施加外力时，会产生一个相应的电信号，反之亦然，从而实现机械能和电能的相互转换。压电陶瓷用途极其广泛，产品有压力传感元件、超声波发生器等。
③光学性能
陶瓷在光学方面的应用主要包括光吸收陶瓷、透光陶瓷、陶瓷光信号发生器和光导纤维。利用陶瓷光吸收特性在日常生活中随处可见.如涂料、陶瓷釉和珐琅。核工业中，利用含铅、钡等重离子陶瓷吸收和固定核辐射波在核废料处理方面应用非常广泛。陶瓷也可被制造用来透过不同波长的光线，其中最重要的就是红外线透射陶瓷，它仅允许红外光线透过，被用来制造红外窗口，在武器、航空航天领域和高技术设备上得到广泛应用。这类材料的典型代表有硫化锌陶瓷和莫来石等.陶瓷还是固体激光发生器的重要材料，典型代表有红宝石激光器和忆榴石激光器。光导纤维是现代通讯信号的主要传输媒介，它是用高纯二氧化硅制成的，具有信号损耗低、高保真性、容量大等特性，是金属信号传愉线无法比拟的。
④磁学性能
金属和合金磁性材料具有电阻率低、损耗大的特性，尤其在高频下更是如此，已经无法满足现代科技发展的需要。相比之下，陶瓷磁性材料有电阻率高、损耗低、磁性范围广泛等特性.陶瓷磁性材料的代表为铁氧体一种含铁的复合氧化物。通过对成份的严格控制，可以制造出软磁材料、硬磁材料和矩磁材料。软磁材料
第31卷第11期2010年11月 兵工学报ACTA ARMAMENTARII Vol．31No．11Nov． 2010 超声振动辅助磨削技术的现状与新进展 梁志强1，2，王西彬1，吴勇波2，栗勇1，赵文祥1，庞思勤 1 （1.北京理工大学先进加工技术国防重点学科实验室，北京100081； 2.秋田県立大学系统科学技术学部，秋田290014，日本） 摘要：如何实现硬脆性材料的高效率、高质量、高精度加工是现代精密制造领域的技术难题，为解决这一难题超声波振动磨削技术被引入到硬脆性材料的加工中。综述了超声振动磨削技术的现状，基于现有的一维振动磨削与二维振动磨削技术，着重分析了不同超声振动施加方式对磨削 力、 加工表面完整性、砂轮磨损等加工特性的影响。作为二维振动磨削技术的最新进展，对垂直型椭圆振动磨削技术的加工原理以及加工特性进行初步介绍。 关键词：机械制造工艺与设备；超声辅助磨削；椭圆振动；硬脆材料；磨削力；粗糙度 中图分类号：TG156文献标志码：A 文章编号：1000- 1093（2010）11-1530-06Status and Progress of Ultrasonic Assisted Grinding Technique LIANG Zhi-qiang 1，2 ，WANG Xi-bin 1，WU Yong-bo 2，LI Yong 1，ZHAO Wen-xiang 1，PANG Si-qin 1 （1．Key Laboratory of Fundamental Science for Advanced Machining ，Beijing Institute of Technology ，Beijing 100081，China ； 2．Faculty of Systems Science and Technology ，Akita Prefectural University ，Akita 290014，Japan ） Abstract ：In current precision machining field ，there is a critical problem to achieve high efficiency ，high-quality and high-precision machining for hard brittle material．Based on this background ，the ultra-sonic assisted grinding machining is widely introduced as a promising processing technology．In this pa-per ，the machining characteristics ，especially grinding forces ，ground surface integrality and wheel wear ，of both one-dimensional and two-dimensional ultrasonic assisted grinding techniques are analyzed．As a new progress ，the principle and fundamental characteristics of vertical elliptical ultrasonic assisted grind-ing method are introduced． Key words ：machinofacturing technique and equipment ；ultrasonic assisted grinding ；elliptical vibra-tion ；hard brittle material ；grinding force ；surface roughness 收稿日期：2009－11－13 基金项目：国家自然科学基金资助项目（50935001）；国防科研资助项目（62301090103）作者简介：梁志强（1984—），男，博士研究生。E-mail ：liangdjx@yahoo．com ；王西彬（1958—），男，教授，博士生导师。E- mail ：cutting0@bit．edu．cn 随着科技的发展对硬脆性材料、难加工材料和 新型先进材料的需求日益增多，对关键零件的加工效率、加工质量和加工精度提出了更高的要求。传统磨削方法因不可避免的产生较大的磨削力以及磨削热，引起工件表面/亚表面损伤以及砂轮寿命低等一系列问题。尤其在精密与超精密加工领域，这些加工缺陷的存在严重制约着零件加工精度及加工效 率的提高。为解决这些问题，超声振动被引入到磨 削加工中。国内外广泛研究证实超声振动磨削在提高材料去除率、提高加工表面质量与加工精度、降低工件表面损伤以及延长砂轮寿命等方面具有显著优势。 一维超声振动磨削技术较早应用到工业领域，近年在超精密加工领域，日本和中国的学者又
摘要: 超声波加工是一门重要的特种加工技术，超声加工的总概述：其分为超声车、铣、磨、钻等。超声振动磨削是一种特殊的切削加工的方法,这种加工技术对于加工陶瓷、高强度复合材料以及硬脆材料具有独到的优势。本文从超声振动声学子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。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。 关键词：超声波发生器，换能器，变幅杆，珩磨头。
ABSTRACT: The ultrasonic machining is an important special machining technology, is the supersonic processing total outline: It divides into the supersonic vehicle, the mill, to rub, to drill and so on. The ultrasonic vibration grinding is one special machining method, this kind of process technology regarding the ceramics, the high strength compound materials as well as the hard crisp material has the original superiority. This article from ultrasonic vibration acoustics system design organization. Introduced the amplitude pole design rationale from acoustics angle and the wave equation angle. Has designed the organization and the work piece connects as well as the organization and the engine bed junction device. Designs this ultrasonic vibration grinding organization, may assemble directly to the engine bed on the direct use. This kind of new organization may take one kind of engine bed appendix, has the volume to be small, the structure is simple, the cost low merit, has the vital significance to the ultrasonic machining as well as engine bed‘s development. Key words:Ultrasonic generator, transducer, amplitude pole, top horizontal jade piece wheel head.
定位系统的设计与实现 本文实现的定位系统针对室外环境及办公室环境的实现的定位应用，通过对场景中人员、物品进行定位，方便用户对目标的实时监测和管理。 上位机开发环境为MFC (Microsoft Foundation Classes)，它是一个微软公司提 供的类库，以C++类的形式封装了Windows API ，并且包含一个应用程序框架，以减少应用程序开发人员的工作量。其中包含的类包含大量Windows 句柄封装类和很多Windows 的内建控件和组件的封装类。它的详细介绍在这里就不赘述了。下面对本定位系统的具体实现过程进行比较详细的描述。 1.1 定位系统结构 定位系统拓扑结构图如图1-1所示。其实际场景应用可以参考图1-2。 Anchor 图1-1 定位系统拓扑结构图 ANCHOR 串口代理 传输测距结果 图1-2 实际应用场景图 本拓扑中有三种功能不同类型的节点：主锚节点、从锚节点、目的节点。其
中主锚节点和从锚节点是一类已知自身位置坐标信息的固定节点，它们的任务是获取包含距离信息以及信号强度值的数据包。目的节点是可以自由移动的节点，可以在一定范围内自由移动，定位系统的最终目的就是获取该类节点位置的坐标信息；从锚节点负责发起测距请求，将测距信息发往目的节点，得到从锚节点与目的节点的距离信息以及信号强度信息，并将该信息发往主锚节点。主锚节点在整个系统中起着至关重要的作用，首先它要响应上位机发出的命令，确定要定位的目标，并发出指令，命令从锚节点对目标节点进行测距；其次主锚节点不仅要获取自身与目标节点的距离信息以及信号强度信息，还需要协调控制三个从锚节点，接受从锚节点发回的测距信息；最后主锚节点负责并将这些信息送还给上位机软件处理。目的节点实时监测是否有定位请求并配合锚节点测出响应的距离信息以及信号强度信息； 本定位系统主要包括四大块：硬件节点、硬件节点软件、上位机监测软件以及显示模块。每一部分设计都有其特殊性，硬件节点为系统提供了定位所需的硬件平台，是信息采集的基础,第三章已经详细介绍其性能，这里不再赘述。硬件节点软件主要完成了节点间的链路建立和数据采集与传输。上位机软件首先通过有线方式(使用串口)接收由定位硬件节点采集到的相关信息，然后对所采集的定位信息进行处理，最后选用合适的定位算法，计算出目标节点在该参考系的坐标。显示模块负责动态显示节点定位效果，免去人工思考数字坐标所代表的具体意义，是定位软件人性化设计的一个体现。图1-3为系统整体程序流程图； 图1-3系统整体程序流程图 下面分别详细介绍余下的三个模块。
空间等离子体环境地面模拟实验系统传动与定位装置设计方案 西安科宇工贸有限责任公司
目录 1任务概述及功能1 1.1使用条件1 1.2主要功能2 2主要技术指标2 3设计方案3 3.1系统组成及工作原理3 3.2结构设计方案4 3.2.1五维电控运动机构5 3.2.1.1X轴平移台和Y轴平移台5 3.2.1.2A轴旋转台7 3.2.1.3Z轴平移台和B轴旋转台9 3.2.1.4零件材料选择10 3.2.1.5关重件选型设计11 3.2.1.5.1直线导轨11 3.2.1.5.2滚珠丝杠15 3.2.1.5.3光栅尺19 3.2.2三维电控运动机构21 3.2.3底座22 3.2.4载荷安装杆23 3.3电控系统25 3.3.1控制系统原理25 3.3.2电机和驱动器27 3.3.3运动控制器29 3.3.4电控箱30 3.3.5限位保护和复位装置30 3.3.6控制软件31 3.3.6.1软件开发平台31 3.3.6.2功能设计31 3.3.6.3界面设计32 3.4精度测试方法32 3.4.1定位精度测试32 3.4.2重复定位精度测试34 3.5设计结果35 3.6关键技术35 4研制周期及进度安排36
1任务概述及功能 空间等离子体环境地面模拟实验系统传动与定位装置是在空间等离子体环境地面模拟实验中，为测试载荷提供一组六维和一组三维机械运动和伺服控制的装置。任务要求该装置能够安装测试载荷按照用户指令或预先规定程序模式进行机械运动，并实时显示测试载荷的运动状态和位置信息。 该模拟实验是在地面实验舱内进行，要求整个实验过程完全实现自动控制。图11为该装置的整体使用示意图，六维电控运动机构和三维电控运动机构分别装载测试载荷相向安装在底座的两端，并可以正反向安装。通过电缆与实验舱外的控制系统连接，操作人员通过人机接口控制并获取测试载荷的运动状态和位置信息。 图 11 传动与定位装置整体使用示意图 1.1使用条件 该装置要求安装在地面实验舱内使用，实验舱的具体应用条件参数如下： ?实验舱尺寸：φ3000mm?5000mm； ?真空度：5?10-5Pa<极限），5?104Pa<工作）； ?温度：-20?C~+50?C； ?等离子体环境：密度109~1012/m3，电子温度0.1~1eV，离子温度0.0 5~0.5 eV； ?磁场：0~1G；
微细超声加工的发展现状及应用 摘要:对微细超声加工的加工原理、材料去除机理和特点进行了阐述，重点在于对国内外微细超声加工的发展和应用进行总结和举例，包括旋转超声加工、成形加工和分层扫描超声加工及微细超声复合加工，最后总结了微细超声加工未来发展趋势 关键词:微细超声加工；旋转超声加工；成形加工；分层扫描；微细超声复合加工 Current Situation and application of micro ultrasonic machining Abstract：Through describing the machining principle、material removal mechanism and characteristics of micro-ultrasonic machining, this paper emphasize on the development and application of micro ultrasonic machining at home and abroad. And the application includes rotary ultrasonic machining, molding process and layered scanning ultrasonic machining and micro-ultrasonic composite processing. Finally the future development trend of micro ultrasonic machining is summarized. Key words：micro-ultrasonic machining rotary ultrasonic machining molding process layered scanning micro-ultrasonic composite processing 前言 科技的日新月异不仅对材料的性能提出了更高的要求，同时对具有微小特征的精密零件有了越来越多的需求。尤其在电子、光学、医疗、生物科技、通信以及航天等领域，零件的小型化和精密化已经成为当前的发展趋势[1,2]。随着微机械（Micro Electro Mechanical System）技术的发展，高新技术产品呈现微型化、精确化，晶体硅、陶瓷和光学玻璃等非金属材料得到广泛应用，微细加工成为现代制造技术重要的发展方向。 MEMs技术具有集成度高、便于大批量生产等优点。但是这种方法难以加工具有特殊性质的金属材料，例如一些极限作业环境下所要求的高强度、高韧性、耐磨、耐高温、抗疲劳等性能的材料。微细切削与某些特种加工相比，生产率高、容易保证加工精度。但是，这类加工方法都存在宏观切削力，而且不能加工比刀具硬的材料。 特种加工方法采用各种物理、化学及其各种理化效应，直接去除材料以达到所要求的形状和尺寸。它们多属于非接触加工，一般没有宏观切削力作用。因此它们在加工微小尺度的零件时具有独特的优越性。目前适合硬脆材料的材料加工手段有光刻加工、电火花加工、激光加工和超声加工等特种加工技术。但是对于晶体硅和陶瓷等非金属材料，材料本身不导电，所以无法用电火花和电化学等方法加工；材料的耐高温和导热性不好，激光加工时加工区域会受热影响作用而开裂；光刻加工虽然可以加工非金属材料同时不受导热性的影响,但是在加工高深径比和复杂三维型腔时难度依然很大。而超声波加工既不受材料导电性和导热性的限制,又可以加工出深径比很大且形状复杂的三维型腔,尤其适用于硬脆性材料的加工。所以超声加工在加工陶瓷和半导体硅等非金属硬脆材料上有得天独厚的优势。随着压电材料及电子技术的发展,微细超声、旋转超声、超声复合等加工技术成为了当前超声加工研究的热点。 1微细超声加工的特点和原理 声波是人耳能感受的一种纵波，频率在16Hz-16kHz。“超声波”，用来描述频率高于人
§2-7定位装置设计示例 前面各节阐述了工件在夹具中定位的三项基本任务，以及完成这三项任务所采用的方法。 下面举一实例，来说明上述理论和方法的综合运用。 图2-68为在拨叉上钻Ф8.4mm 孔的工序简图。加工要求是：Ф8.4孔为自由尺寸，光洁度▽ 3；其相对于+0.04315.81F8+0.016??Φ ??? 孔中心线的对称度要求为0.2mm ；相对于+0.114.20槽的对称面距离为3.10.1mm ±。本工序所用设备为Z525立钻。试设计其定位位置。 设计步骤如下： （1）确定所需限制的自由度、选择定位基准并确定各基准面上的支承点的分布。 为保证所钻8.4mm Φ孔与15.818F Φ中心线对称并垂直，需限制工件的X → 、 X 、Z 三个 自由度；为保证所钻Ф8.4mm 孔在对称面（Z 面）内，还需限制Y 自由度；为保证尺寸 3.10.1mm ±，还需限制Y → 自由度。综上所述，应限制工件的五个自由度。 定位基准的选择应尽可能遵循基准重合原则，并尽量选用精基准定位。故以Ф15.81F8孔作为主要定位基准，设置四支承点限制工件的四个自由度，以保证所钻孔与基准孔的对称度和垂直度要求；以+0.1 510槽面作定位基准，设置一点，限制Y 自由度，由于它离15.81F8Φ较 远，故定位准确且稳定可靠，以槽面A 、B 或端面C 作止推定位基准，设置一点，限制Y 自由度。在A 、B 、C 面上定位元件的布置有三种方案：一是以C 面定位；二是以槽面A 、B 中的一个面定位；三是以槽面A 、B 的对称平面定位。 若以C 面定位，因工序基准为+0.114.20 mm 槽的对称面（对称面至B 面距离尺寸为0.057.10 mm +）。故其基准不符误差为 R10.1052=0.26mm ?=-? 已超尺寸3.10.1±的加工公差（0.2mm ），故此方案不能采用。 若以A 、B 面的一个侧面定位，则基准不符误差为 B2=0.05mm ? 若以A 、B 面的对称平面定位，则 30B ?= （2）选择定位元件结构 15.818F Φ孔采用长圆柱销定位，其配合选为0.04380.01615.810h7_0.016F +?? ?+??Φ?? ??? 。
利用旋转超声加工技术加工陶器 旋转超声加工技术为陶瓷和玻璃的加工应用上提供快速的高质量的加工途径。 旋转超声加工技术是一种混合了利用钻石磨削超声机械来切削材料的工艺，和那些单独利用钻石磨削或者超声加工技术相比，它可以提供一个更高的材料切削速率。通过利用钙、铝、硅酸盐和稳定的氧化镁、氧化锆来做实验可以得出在同样的条件下利用旋转超声加工技术加工材料的切削速率是利用惯例的磨削加工工艺的六到十倍，是超声加工技术的十倍。利用旋转超声加工技术来打很深的洞比超声加工技术更容易，而且洞的精确性更高。这种工艺的其他好处包括有一个更好的表面光洁度和刀具所受到的压力也会更小。 图1 在超声加工中，刀具的形状正好和工件表面的洞或腔的形状一致，在两万赫兹的高速频率中摆动，利用一个恒定的压力插入工件表面（见图1）。在刀尖和工件表面加上一种由水和小磨粒组成的磨粉浆。当磨粒悬浮在刀具和工件表面的
泥浆中时，工件表面的材料被切削掉了，利用震动刀具往下走来作用在工件表面。 图2 在旋转超声加工中，当机器的轴在一个恒定的压力下被动的靠近工件表面是，一个用金属黏合带腐蚀性的钻石做成的空心旋转钻头在轴向做超声震动（见图2）。空心的钻头中喷出冷却液冲走切削垃圾，同时防止切削垃圾干扰钻头，并且让它冷却。通过刀具上直接黏合的腐蚀物，并且结合同时发生的转动和震动，旋转超声加工技术为多种玻璃和陶瓷生产应用提供了一个更快，更高质量的加工途径。 旋转超声加工的历史 尽管超声加工的原理在1927年被认识到，超声加工技术的第一次使用没有在工业文明中被描述直到1940年。自从那是以后，超声加工被引起很大的注意，并被运用在工业中相对很大的领域。在1953年到1954年，第一代超声加工工具的发明，很大程度上是依据钻头和压磨机。到1960年，可以看到各种类型和尺寸的超声加工工具运用在各种运用上，同时很多模型开始进行批量生产。 在陶瓷的应用中，超声加工和普通机械加工相比有很多的优势。导体和绝缘体材料都可以被加工，同时加工复杂的三维立体外形可以像加工简单的外形一样
基金项目：国家科技重大专项（２０１４ＺＸ０４００１－１９１）；秦川机床工具集团股份公司科研项目（科研工作令２０１４Ｇ－科研－０３５号）收稿日期：２０１６年１月 大型齿轮磨削装备的关键技术 郭召 秦川机床工具集团股份公司 引言 目前，我国正在大力发展海洋资源勘探装备、大型舰艇、风电、核电、高速机车、航空航天、军工、大型工程机械等新兴产业。这些行业要求齿轮传动在高速、重载、冲击多变及恶劣工况下具有高可靠性、长寿命、高传动效率和低噪音的工作性能。大型、高精度硬齿面齿轮是重型机械传动行业中关键的动力传动元件，这些行业的快速发展造成对大型齿轮磨削装备的需求扩大。 大型磨齿装备概况 传统的大型齿轮精密磨削加工多采用锥面砂轮磨齿机展成磨削，砂轮和工件齿面为点接触，工件分度运动采用蜗轮副单齿分度，加工效率低，上世纪９０年代逐渐被淘汰。德国ＫＡＰＰ公司在２０世纪８０年代初，开发了应用ＣＢＮ砂轮的成形磨齿机，由于ＣＢＮ砂轮万能性差，制造价格昂贵，没有得到普及推广。到２ ０世纪９０年代末期，随着计算机技术及数控技术发展成熟，德国ＮＩＬＥＳ及Ｐｆａｕｔｅｒ、意大利Ｓａｍｐｕｓｔｅｎｓｉｌｉ等多家公司相继推出应用可修整普通砂轮的数控成形砂轮磨齿机。机床操作界面实现人机对话，用户仅需输入磨削齿轮参数，即可完成成形砂轮截形计算及修整，实现工件自动循环磨削。 近年来，大型数控成形磨齿机发展呈现出以下特点：机床集成了在机测量、磨削自动对刀、磨削余量自动分配、磨削状态实时监测、砂轮在机动平衡等先进技术，机床加工精度达到ＧＢ／Ｔ１００９５．１－２００８３级精度，更符合大型、精密齿轮的加工需求。主要的齿轮机床制造商均针对大型齿轮的加工提出各自的解决方案。 （１）德国ＫＡＰＰ－ＮＩＬＥＳ 德国卡帕集团拥有ＺＥ系列、ＺＰ系列、ＺＰＩ系列、ＺＰＢ系列多款大型磨齿机，为用户提供大型齿轮加工方案。齿轮最大加工直径８ｍ，最大模数 ４０ｍｍ。ＮＩＬＥＳ磨齿机的特点是采用模块化设计，加工直径１ ｍ齿轮的机床与加工直径８ｍ齿轮的机床采用同一磨削功能模块，仅在机床转台和床身长度上有区分。机床基础大件采用球墨铸铁浇铸，相比传统灰铸铁，大幅提升刚性。 （２）德国霍夫勒 霍夫勒公司是德国第二家大型磨齿机制造商，开发了Ｒ ＡＰＩＤ系列、ＲＡＰＩＤ—ＭＦＭ系列和ＲＡＰＩＤ—ＡＩ系列大型磨齿机，最大加工直径６ｍ，最大模数５０ｍｍ。特点在于机床床身、立柱等基础大件采用矿物铸件制造，吸振性、热稳定性性能优越。机床采用直线电机驱动，响应快，无磨损，精度保持性好。机床回转轴采用力矩电机直接驱动，尤其是在机床磨削角控制轴率先采用了力矩电机直驱技术。 （３）美国Ｇｌｅａｓｏｎ－Ｐｆａｕｔｅｒ 格里森公司以生产螺旋伞齿轮加工设备著称，和德国Ｐｆａｕｔｅｒ公司联合后，充分吸收Ｐｆａｕｔｅｒ公司在大型精密滚齿机方面的丰富经验，结合自身在齿轮磨削技术方面的积累，开发了Ｐ系列大型磨齿机。双齿面无扭曲磨削工艺可减少５０％的精加工时间，独特的新优化磨削（ＯＰＴＩＧＲＩＮＤ）技术可同时使用三个或更多的砂轮，以替代单片砂轮，效率、精度、表面质量兼顾。 （４）意大利桑普 意大利桑普坦斯利公司推出了ＨＧ系列大型磨齿机，将滚齿及磨齿进行复合。在一台机床上，可以实现粗、精加工。机床配备自动换刀装置，实现滚刀与砂轮的自动切换。 （５）中国秦川 国内大型磨齿装备研发起步较晚，秦川机床厂在２０００年开始研制数控成形磨齿机，２００４年推出第一款大型数控磨齿机ＹＫ７３１２５，十多年来开发了ＹＫ７３６３、ＹＫ７３８０／Ａ、ＹＫ７３１００、ＹＫ７３１２５／Ａ、ＹＫ７３２００、ＹＫ７３４００、ＹＫ７５２００系列大规格数控成形磨齿机，形成了系列化产品，产品销售１００多台，解决了我国重型机械传动的关键动力元件加工问题， 提高了大型、高速、重载硬齿面齿轮磨削精度，实现了高速、重载、平稳、高寿命传动。 ０ ８工具技术
汽车GPS定位系统 设计方案
南京长途客运总公司汽车GPS定位/记录仪 系统建设方案 J T-O M R O N 目录
第一章前 言 (1) 第二章系统总体设计 (3) 第三章系统总体设计方案………………………………… (11) 第四章监控管理系统设计方案……………………………… (14) 第五章系统建设方案………………………………………… (19)
第一章前言 随着经济的高速发展,车辆已经成为了一种非常重要的交通工具,它已成为了企业业务和私人生活中的一部分。客运行业是各省市地区的重要经济形式,随着交通运输行业之间的竞争不断加剧,带来了诸多的交通和管理问题,因此运输企业采取种种措施来监控和保护车辆日常运作。但在车辆实际的运作中,有时出现车辆被盗、司机来公车干私活、司机未按规定的路线行驶、企业无法高速快效的进行车辆调度等等问题,而过去运输企业对车辆采取的种种措施已经往往只能起到事后补救的作用。因此企业产生了对车辆进行实时监控和管理的需求。如何运用现代化管理手段合理调度、提高车队的使用效率、降低事故的发生,已成为一个迫切需要解决的课题摆到了运输行业各企业的面前。 对于客运企业来说,主要想实现对车辆进行跟踪、调度、管理和对车辆和司机进行安全保障等需要,一般有如下的需求: ●当出现被盗情况时,即时发现和制止盗窃行为。 ●随时了解到自己的车辆所在地点。 ●怎么才能有效的监控车辆在途中的运营情况。 ●怎样控制票款的流失。 ●更有效的监控业务的执行情况。
●司机是否按公司的规章行车。 ●对车辆的营运历史进行有效管理。 ●更有效的提高车辆的调度。 ●车辆是否在制定的路线和制定的区域行驶。 ●在行车过程中,当出现异常情况时,能随时随地获得帮助。 针对上述问题,我们依靠自身成熟的技术,同时借鉴国内外成功的经验,现已在ITS(智能交通系统)领域中率先迈出了坚实的一步,取得了重大进展,公司研发、生产的GPS车载记录仪是一项引进国外最新科技成果、融全球卫星定位系统(GPS)、地理信息系统(GIS)、全球移动通信系统(GSM)以及计算机数据处理技术和现代数据通讯技术于一体的尖端高科技项目,设计成具有卫星定位、数字通讯、调度管理、防劫防盗、报警等多功能的高科技综合信息管理系统,为用户提供最佳的管理手段,增强行业的竞争能力,同时也能为用户带来显著的社会效益和经济效益。在中国一些大中城市也越来越多地成为运输行业的常规配置,是城市交通现代化管理的必然趋势。
徐州科源液压股份有限公司生产的合金钢齿轮，表层经渗碳淬火硬化后，在磨齿轮端面时发现裂纹、剥落及烧伤痕迹。根据齿轮渗碳层金相组织的显微分析，可以看出组织为马氏体、残余奥氏体和碳化物。其中，残余奥氏体含量（体积分数）约在30%，碳化物级别为3级。按照《JB/T6141.3-1992重载齿轮渗碳金相检验》标准评判，此金相组织为4级，残余奥氏体含量较高，致使磨削时组织转变量较多，表面应力较大，存在磨削裂纹潜在危险。1显微组织观察与显微硬度测试1.1显微组织分析 根据齿轮心部的显微分析，看到组织为板条状马氏体。 根据表面组织的显微分析， 可以看出磨削平面表层为一较薄的亮层，次表层为颜色较暗的回火层。再往里才过渡到低温回火处理的正常组织。组织分布说明，零件磨削过程中，表层已被加热到奥氏体温度，因未经回火，质地坚硬，难以腐蚀，故在金相试样上呈白亮层。白亮层为二次淬火形成的马氏体组织。该组织的形成是由于磨削区磨削进给量非常大或冷却不足时， 磨削区的温度非常高，达到了奥氏体化临界温度以上，随后冷却时形成了淬火马氏体组织。此时，组织变化造成体积比随之变化，产生了压应力。次表层温度虽也较高， 但在相变温度下却高于低温回火温度，故在磨削过程中继续回火转变，成为回火索氏体和回火屈氏体。该组织容易接受腐蚀， 在金相试样上呈暗黑色，受磨削热的影响，温度可达到200～500℃，致使残留奥氏体转变生成马氏体。这一转变使体积比增大，在工件内部产生相变应力，再加上砂轮磨削工件时所造成的撕裂应力，造成磨削裂纹。1.2硬度及渗碳层深度检测 切割制样，对截面试样进行硬度检测，即在垂直于磨削平面的深度上测其显微硬度。根据测量结果，表面白亮层硬度很高；次层的低硬度与回火温度相对应；往内部的低温回火过渡时，硬度却又升高，并在一定深度范围内保持一定值；直到超过渗碳层后，硬度值逐渐下降。金相法测得渗碳层深1.2～1.4mm ，符合技术要求。1.3裂纹微观形貌 磨削裂纹断面清洁而无氧化色， 呈脆性形态的断口形貌。显微观察磨削裂纹深度较浅（0.2～0.4mm ）并沿晶发展，尾部较细尖，裂纹在次表层分叉。2综合分析 由上述显微组织观察结果与显微硬度测试结果的一致性可判断，此批齿轮磨削时产生了磨削裂纹和浅层剥离，属于典型的磨削开裂。 磨削裂纹是磨削拉应力超过材料断裂强度所致。砂轮的切削是利用砂轮中许多多角形的砂粒形成很多小刀，和工件接触时进行摩擦切削。切削过程中， 刀刃（砂粒）前面的金属受到挤压和撕裂，刀刃后面的金属与砂轮的剧烈摩擦使晶粒受拉和滑移，因而引起金属的弹性与塑性变形。当切削作用停止后，金属表层在弹性变形力的作用下力求恢复原位，因此出现平行磨削轨迹的拉伸应力，但磨削裂纹的形成不仅与磨削条件和工艺有关，还与材质、热处理不良等因素有密切关系。2.1磨削工艺的影响 磨削加工工艺参数对磨削烧伤和裂纹的产生具有决定性作用。磨削时，由于金属的塑性变形以及砂轮与工件的剧烈摩擦，使磨削所消耗的80%的功变成热量。大部分的热量导入工件表面，可以使表面瞬时温度达到800～1000℃，严重时甚至可使表面呈金属融化状态。这种高温势必引起工件表面层组织和性能的改变。磨削变热的特点是瞬间（约0.01s ）快速升温，形成很陡的温度梯度，随即又以800～1000℃/s 的速度冷却。受热后表层金属体积膨胀，但受到内层冷金属的制约，引起塑性变形方式缓解，因此产生残余拉应力。温度越高，金属导热性越差；温度梯度越陡，则热应力越大。所以，选择合理的磨削工艺参数尤为重要。 （1）磨削深度的影响。增加磨削深度，单颗粒的切削厚度增大，同时参与切削的磨粒数也增多。因此，在磨削过程中磨削力增大、产生热量增多，导致磨削表面及表层内的温度增加，且受到回火作用的程度与深度也增加。因此，磨削深度的增加加大了工件被烧伤的程度和裂纹的形成。所以，必须严格控制磨削深度， 尤其是硬度较高的工件。（2）砂轮切削速度的影响。提高砂轮切削速度或增大 20CrMnTi 齿轮端面磨削裂纹原因分析 郁 静 （徐州科源液压股份有限公司， 徐州221116）摘要：合金钢表层经渗碳、氮化等硬化的零件，在磨加工时较易发生表面磨削损伤。磨削损伤主要指磨削 烧伤和磨削裂纹。磨削烧伤和磨削裂纹的存在，严重降低了零件的使用寿命，是不允许存在的缺陷。本文将重点讨论在实际生产过程中对该类缺陷的原因分析和排查， 并提出相应的解决措施。关键词：20CrMnTi 合金钢齿轮磨削裂纹 工艺与装备 135
学校代码： 本科毕业设计题目：超声磨削装置设计 学院： 姓名： 学号： 专业： 年级： 指导教师：
摘要 旋转超声磨削是在传统机械磨削的基础上，将超声振动加入到磨削工具上的一种新型的复合加工方法。该方法不仅保留了传统机械磨削的一些优良特性，又因加入超声振动后，能较大地提高加工效率，有效地改善工程陶瓷、复合材料等难加工材料磨削表面质量。本文旨在研制出旋转超声磨削装置，该装置能以附件的形式安装在数控机床上或普通机床上，进行常见表面、甚至一些较复杂型面的旋转超声磨削加工。 关键词：旋转超声磨削，工程陶瓷，碳刷，
ultrasonic machining design Abstract:Rotary ultrasonic grinding (RUG) is a new machining method which integrates rotary movement of traditional grinding with ultrasonic oscillation. This method can keep down some excellent grinding characters of Mechanical grinding, greatly enhance process rate and effectively improve the effect of grinding surface of difficult-to-cut materials (stainless steel and composite material and the like). The aim of this paper is that we design and manufacture the grinding device of rotary ultrasonic machining, This device can be installed on numerical control machine or common machine tool as an accessory and can carry out rotary ultrasonic grinding for usual surface and even some complicated surface. Keyword：rotary ultrasonic grinding, engineering chinaware, carbon brush，
齿轮加工机床的效率、精度、性能等方面介绍 来源：机械专家网发布时间：2009-11-20 机械专家网 随着科学技术和经济的发展，齿轮加工业对于齿轮加工机床的性能要求不断提高，反之，齿轮加工机床制造业对于齿轮加工又具有导向作用，形成有机的联动发展。为此，一批能适应社会科技和经济发展节拍的新产品应运而生；反之，则被淘汰。这在齿轮磨床制造业中尤为突出。像瑞士马格公司（Magg）七十余年来一直以其生产的碟形双砂轮磨齿机在国际市场独显风采，作为磨齿机中最高精度的代表产品，采用展成磨削原理，及其它技术措施，可磨削出三级以上精度的齿轮。但是，马格磨齿机亦有不足之处，主要是：效率低展成磨削为点接触加上碟形砂轮自身强度、刚度限制，不能作深切或强力磨削；生产成本高所需的特殊附件多，如缺口分度板齿数须和工件齿数相匹配，工作基圆要与滚圆盘的直径一致等，工作种类愈多，所需附件愈多。为此，这家世界闻名、历史悠久的公司，于八十年代末被瑞士奥立康公司（Oerllkon）兼并。 国内曾研制出Y7032A、Y7063A、Y7160等碟形双砂轮磨齿机，其中原秦川机床厂制造的Y7032A，其主要性能均达到马格公司同类产品SD-32-X碟形双砂轮磨齿机水平，荣获国家科技进步一等奖。但是，由于高效蜗杆砂轮磨齿机制造技术的成熟应用，碟形双砂轮磨齿机的市场占有率逐年缩小。 从马格公司被兼并的现实，留给人们思考的是两个字：“效率”。效率是物质能量的反映，是生命力的象征。为此，自七十年代末至今，国内外磨齿机发展趋势，一直以高效率、高精度为追求目标。 根据国内外资料介绍，提高磨齿机效率、精度、性能等方面，着重从三个方面入手：一是采用CNC技术；二是采用新型磨削材料CBN砂轮；三是采用新的磨削原理，目前重点集中在蜗杆砂轮和成型砂轮磨削两大类技术上。 －－蜗杆砂轮磨齿机－－ 随着CNC技术的发展和蜗杆砂轮及成型砂轮磨削技术的日益成熟，其加工精度已经赶上原马格磨齿机水平，而生产效率远高于Magg磨齿机，已为市场和专家公认，近年来占有绝大部分的市场。其中蜗杆砂轮磨齿机的生产效率又高于成型磨齿机，且技术成熟较早，所以市场份额就更大一些。国际上代表当今蜗杆砂轮磨齿机制造水平的首推瑞士莱斯豪尔公司（Reishaue），其代表产品有：NZA、AZA、RZ300E、RZ301S、RZ362、RZ801、RZ820等型号蜗杆砂轮磨齿机。其他制造厂商主要有：美国格里森公司的TAG400、匈牙利Cepel公司的FKP-362-10、PCG326-10PLC等，日本Kashifuji公司的KF200、OKMOTO公司的SHG400，中国秦川公司的YE7232、YK7232、YK7250等型号产品及上海机床厂的YKA7232。 表一：国内外同类蜗杆砂轮磨齿机主要性能、特点对照表 型号瑞士中国秦川匈牙利FKP
超声振动切削加工的研究现状及进展 摘要：简述了超声振动切削技术的发展、优点及应用领域。通过将超声振动切削与普通切削比较以及对振动切削过程特点的描述，探讨了超声振动切削的切削机理。文章还分析了振动切削技术的最新发展, 认为超声振动切削是一项有发展前途的新型技术。 关键词：超声振动切削；难加工材料：切削机理 Research of vibration assisted turning cutting technology and
Its development Abstract：Introduces the history, advantages and application field of the ultrasonic cutting technology(UCT). By compared with ordinary cutting and the characteristics description of the ultrasonic vibration cutting process, explored Ultrasonic vibration cutting of the cutting mechanism. The paper also analyzes an up- to- date vibrating cutting technology and summarizes that the ultrasonic vibration cutting is a promising new technology. Key Words: Ultrasonically vibrating cutting; Difficult - to - machine materials; Cutting Mechanism 0 前言 超声振动切削技术是把超声波振动的力有规律地加在刀具上，使刀具周期性地切削和离开工件的加工技术, 是结合超声波技术和传统切削工艺的一种新型切削技术。在20 世纪60 年代，日本隈部淳一郎先生就对该项技术做了大量的研究工作。
No. 9Sep. 2019 第9期2019年9月组合机床与自动化加工技术 Modular Machine Tool & Automatic Ma/ufacturiiig Technique 文章编号：1001 -2265（2019） 09 -0107 -04 DOI ： 10.13462/j. aki.2019.09.026 偏心轴磨削振动分析研究! 张山山，韩秋实，彭宝营，李启光 （北京信息科技大学机电工程学院，北京100192） 摘要:针对偏心轴在磨削过程中存在冲击和振动而影响加工表面精度和质量的问题，文章分析了偏 心轴磨削系统产生的几种振动,通过CATIA 三维软件建立了磨削简化模型，同时通过接口互换导 入ADAMS 进行运动仿真，分析研究了偏心轴磨削过程中换向冲击产生的自由振动导致的加速度曲 线变化、砂轮架质量、砂轮架水平进给速度等因素对振动的影响，又分析了工件偏心、砂轮偏心引起 的振动，可以为进一步提高表面质量和磨削稳定性的研究提供理论支撑。关键词：偏心轴;磨削振动；振动分析 中图分类号:TH113 :TG65 文献标识码:A Research on ViCration Analysis of Ecceetric Shaft Grinding ZHANG Shan-shan , HAN Qiu-shi , PENG Bao-ying , LI Qi-guang (School of Mechanical and Electrical Engineeong , Beijing Infoonation Science and Technology University , Beijing 100192, China) Abstrach : Aiming at the prob.m that the eccentric shaft has impact and vibration during the grinding process and affects the accuracy and quality ot the machined surface , several vibrations generated by the eccentric shaft grinding system ara analyzed. The simplified modei ot grinding is established by CATIA software. The ADAMS was imported and exchanged for mohon simulation. The influence ot the accelera - tion curve ceused by the free vibration generated by the commutation shock during the eccenWi.c shaft grind - ing , the quality of the wheel frame and the horizontal feed rate of the wheel frame on the vibration wer analyzed. The eccenthcity of the workpiece and the vibration ceused by the eccenthcity of the grinding wheel is analyzed , which can provide theoretical support for elrther research on surface quality and grind - ing shabilihy. Key words : eccenWi.c shaft ； grinding vibration ； vibration analysit 0引言 偏心轴类零件,其结构的回转中心和几何中心不 重合，存在一个偏心距,如机器人里的RV 减速器、发 动机曲轴等部件,它们作为核心部件广泛应用于机器 人、汽车、航天、采矿等产业里，它们质量的好坏对于机 器的运转起着决定性的作用。RV 减速器的核心零件 是偏心轴，当下世界上许多国家的机器人大多采用RV 减速器，并且一台机器人成本中除了控制器外,减速器 要占到总成本的三分之一⑴）磨削是精加工的主要方 法之一，要得到较高的加工表面质量，应尽可能地保持 磨削过程的稳定性,避免产生颤振。而在实际的机械 加工中，几乎所有机械振动过程，都包含有非线性振 动［2-4］。湖南大学周秦源研究了外圆磨削存在的振 动［5］,国内的关于非圆磨削的研究相对较少，偏心轴在 磨削加工过程中，因为偏心距的存在，在!（砂轮架水 平进给）-U 工件转动）联动的过程中，在！方向砂轮 对于偏心轴转动（C ）进行跟踪,这样就会在！方向行 程终点处由于换向惯性存在产生往复冲击振动，这些 振动以及其它振动会影响到工件表面质量以及磨削的 稳定性。基于此背景，主要深入研究在非圆磨削过程 中！方向换向导致的惯性冲击振动以及影响因素，这 对于提高磨削稳定性以及工件表面质量有着重要的意 义。 1偏心轴加工模型 偏心轴的加工采取“逆磨”的方式，图1为偏心轴 磨削加工的示意图。0'为偏心轴轮廓中心,01位偏心 轴回转中心,。2为砂轮中心,e 为偏心距,*为偏心轴 轮廓圆半径,*为砂轮半径,，为偏心轴旋转角度," 为偏心轴的回转中心到砂轮中心线段与！轴方向的 夹角,）为磨削接触点,！为砂轮中心到偏心轴回转中 心的水平距离。建立如图1的！。1 X-0,-Y 坐 标叫 收稿日期：2018 - 11 -29; 修回日期 ：2018-12-21 * 基金项目：国家自然科学基金（51375056）;北京市教 育委员会科技计划项目（KM201711232001 ）作者简介:张 山山（1992—）,男，安徽阜阳人，北京 信息科技大学硕士研究生,研究方向为智能制造，（E-mail ） mzshs@ 126. com ;通 讯作者:韩秋 实（1956一），男，吉林省吉林市人，北京信息科技大学 教授, 博 士生导师,研究方向为智能化制造装备,（E - mail ）hanqs@ bistu. cn o