超聲振動切削系統(tǒng)的建立及變幅桿性能的仿真研究.pdf

1、隨著科學技術(shù)的發(fā)展，精密和超精密加工技術(shù)占有越來越重要的地位，對于一些特殊材料和復(fù)雜形狀的工件，很難采用傳統(tǒng)的加工方法，使得特種加工技術(shù)獲得了很大的發(fā)展，其中發(fā)展尤為迅速的是超聲加工技術(shù)。超聲技術(shù)出現(xiàn)在20世紀初期，是一門以物理、電子、機械及材料學為基礎(chǔ)的、各行各業(yè)都會遇上的通用技術(shù)。近一個世紀的發(fā)展表明，超聲技術(shù)在對提高產(chǎn)品質(zhì)量，保障生產(chǎn)安全和設(shè)備安全運行，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率等方面具有很大幫助。如今它已經(jīng)滲透到國防建設(shè)、國民經(jīng)

2、濟、人民生活和科學技術(shù)等各個領(lǐng)域。
　　本文建立了超聲振動切削系統(tǒng)。首先對超聲振動系統(tǒng)的換能器進行了設(shè)計。換能器分為兩種：磁滯換能器和壓電換能器。在分析對比了兩種換能器的優(yōu)劣后，選擇了夾心式壓電超聲換能器，并進行結(jié)構(gòu)設(shè)計。為得到功率的最佳輸出，本文還研究了超聲換能器和超聲發(fā)生器的電路匹配問題，先通過諧振匹配計算出匹配電感，將換能器回路由容性轉(zhuǎn)化為純阻性，這樣減小了無功損耗，提高了能量傳輸效率；再通過阻抗匹配計算出變壓器匝數(shù)比，把換

3、能器的阻抗變換成最佳負載，使發(fā)生器對換能器的功率輸出效率最高。
　　本文又對超聲振動系統(tǒng)的變幅桿進行了設(shè)計。變幅桿主要是用來放大位移振幅(或振速)的，它把能量集中到較小的面積上起到了聚能的作用。變幅桿有圓錐形、懸鏈形、指數(shù)形、階梯形等形狀，本文使用ANSYS仿真軟件對不同形狀變幅桿進行了分析，通過模態(tài)分析確定變幅桿的振動特性，即變幅桿的固有頻率和振型，通過諧響應(yīng)分析確定變幅桿在一定頻率下的振幅放大倍數(shù)。在對比各變幅桿的諧振頻率和放