大振幅比直孔型指数形变幅杆-云南大学学报.PDFVIP

云南大学学报（自然科学版），２０１７，３９（３）：３８５～３８９ ＤＯＩ：１０．７５４０／ｊ．ｙｎｕ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｙｕｎｎａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ 大振幅比直孔型指数形变幅杆∗ 武婷婷，贺西平，杨佳婷 （陕西师范大学 物理学与信息技术学院，陕西省超声重点实验室，陕西 西安　 ７１０１１９） 摘要：为了降低直孔型指数形变幅杆加工成本，满足应力加载下的实际应用并追求大的放大系数，提出了 用螺栓连接的直孔型指数形变幅杆．推导并计算了变幅杆的频率方程和放大系数；有限元法分析了在谐振状态 下，螺栓连接的直孔型指数形变幅杆的位移和应力分布曲线．结果表明，在谐振频率和外形几何尺寸相同时，螺 栓连接的两段直孔型指数形变幅杆的放大系数比实心变幅杆大，比直孔型指数形变幅杆略小，且应力曲线基本 光滑，可以用于实际的超声加工． 关键词：指数形变幅杆；直孔；放大系数；应力分布 － － － 中图分类号：Ｏ４２６．２　 　 文献标志码：Ａ　 　 文章编号：０２５８ ７９７１（２０１７）０３ ０３８５ ０５ ［５］ 　 　 超声加工是特种加工技术之一，在现阶段已被 杆和悬链线形变幅杆大 ．Ｒｏｓｅａｌ提出了一种位移 广泛研究和应用．超声加工作为一种高频振动能量 节点在其最大几何截面处的新型几何形状变幅 ［６］ 附加到机械加工过程的加工方法，已经逐步成为提 杆 ．在超声加工中，有时也需要一种中间开孔的 ［１］ 高机械加工能效的一种重要手段 ．超声加工克服 变幅杆．例如，超声辅助珩磨时，当珩磨头在旋转工 了传统加工的缺点，改善了传统加工的条件，提高 作状态，为了使珩磨油石在机床不停机的情况下能 了被加工工件的质量，在难加工材料领域解决了许 够胀开，需要将变幅杆设计成空心的，使得加压顶 多关键性的工艺问题．例如，超声加工的工具与工 杆从中通过，通过油石胀开机构对工件施加一定的 ［７］ 件相对运动简单，使机床结构与传统加工相比更加 压力 ．超声辅助钻削加工中，为了获得良好的冷 简单；且加工过程中工件表面产生的切削力小、切 却和排屑效果，也需要将变幅杆和加工工具中间开 ［８］ 削热少，不会引起加工工具的变形及烧伤，也能达 孔 ．对于传统的实心变幅杆，在相同的谐振频率 到较高的加工精度．由于加工需求不断增多，尤其 和相等的面积系数下，放大系数最大为阶梯形变幅 对工件精度、表面粗糙度、高表面完整性的要求不 杆，其次为悬链线形、指数形，最小的为圆锥形，形 ［２］ 断提高，使超声加工的可应用范围不断扩大 ．提 状因数与此相反．对负载稳定性最好的是指数形变 － 高加工效率则是超声加工技