南京工程学院毕业设计说明书（论文）
2.传动原理分析 3.机构分析
第七章 同步带的设计与计算 第八章 结论
主要参考文献 附录1 标准件目录表 附录2 非标准件目录表 附录3 英文资料 附录4 英文资料翻译
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绪 论 1引言
随着市场竞争日趋激烈，机械产品对质量的要求越来越高，相应地对螺纹也提出更高的要求.同时新材料不断涌现，也使传统的螺纹加工方法很难满足要求.这就产生了新型的螺纹加工方法即振动攻丝.振动切削作为新兴的特种加工技术,引起国内外专家学者的广泛兴趣和极大关注并积极开展研究.最早对振动切削进行比较系统研究、可以称为振动切削理论与应用技术奠基人的当属日本学者隈部淳.伊郎.他在50-60年代发表了许多振动切削研究论文,系统地提出了振动切削理论,并且成功地实现了振动车削、磨削、光整加工以及振动拉管等均已达到实用阶段.前苏联、德国和英国在此期间也先后开展了振动切削研究,发表了一系列研究成果,并积极在生产中推广应用.
我国的振动切削研究起步稍晚,继我国第一台”CZQ-250A型超声波振动切削系统”问世之后,许多大专院校、科研院所和工厂都开展了对振动切削的研究,取得了许多重要成果,研究的内容从振动切削实验研究,到实际工艺运用研究;从振动切削实验系统设计到对振动切削机理与本质的研究都达到了比较广泛和比较深入的程度.
2本设计研究的对象及内容
（本设计的重点任务是设计钻床主轴箱内的激振器部件）。 随着制造业水平的不断提高,振动切削越来越显示出其优越性.周向振动切削加工理论应用于孔加工时,如何使主轴实现
???0??Asin(at)输出运动规
律就成了周向振动孔加工设备设计的技术关键,国内外许多专家做了大量的研究工作.现有的研
a.工件不动，丝锥既回转又振动；b.工件回转，丝锥振动； c.工件振动，丝锥回转；d.工件既回转又振动，丝锥不动 图1 振动攻丝的4种形式 Fig.1 Four kinds of form of vibration tapping 究成果表明,关于???0??Asin(at)切削运动规律实现的基本思路是:在刀具与工件之间实现匀速转动分量?0与摆振分量?Asin(at)的合成.
本设计中的振动攻丝是在普通攻丝的基础上，叠加上一个沿螺旋方向振动的切削
方法.它把连续的切削运动变成断续的切削运动，将有限的能量集中为脉冲形式释放出来，从而改善了攻丝的切削性能.按照振动与切削主运动的相对运动形式的不同，振动攻丝可分为4种形式(图1).
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方案分析
在上述4种形式中，b、c和d工件都有运动，这就使得整个系统结构庞大，故不宜采用.而对于a只有丝锥运动，因而可通过简单机构予以实现. 故本设计采用a方案.
本设计的内凸轮齿轮式主轴激振器的切削主运动为刀具转动刀具摆振.采用内凸轮齿轮组合机构为传动原理,设计出来的回转振动挤压攻丝机,能实现对塑性较好的材料进行振动挤压攻丝.
3振动切削本质与机理的研究
振动切削不同于常规的切削加工,其工艺效果与常规切削加工亦有显著不同.为了认识和掌握振动切削本质,更好地运用振动切削规律,人们对振动切削的机理进行了一系列探索和研究.
山东工业大学张勤河等人通过对超声振动钻削加工陶瓷的研究,认为是静态负载的接触力与冲击力同时作用在工件上.他们在试验研究中用扫描电镜观察陶瓷的加工表面,得出金刚石刀具颗粒如同一个个小压头,在作用于工件表面瞬间产生裂纹与裂纹的扩展.从无螺纹表面质量的主要因素,振动切削不同于常规切削—刀具挤压工件,使工件产生塑性变形,振动切削在一个周期内切削长度小,刀具切削工件的瞬时速度较高,切削时间短,刀具与工件间断分离,切削液能进入切削区,切削温度降低,破坏了积屑瘤和鳞刺的产生,即便产生积屑瘤也难以附在刀具上.刀具与切屑的分离作用是振动切削最根本的特点,正是这一特点才使得刀尖每次能以极大的加速度冲击工件进行切削.
南京理工大学芮小健等人从切削过程分析着手,研究了振动切削过程中刀具与被切削工件之间的力学作用规律,得出如下结论:1)刀具以冲击载荷作用于被切材料,其动态应力波作用是改善切削效果的一个主要因素;2)振动切削中摩擦力降低是前刀面和剪切面的内摩擦向外摩擦转换所致;3)振动切削中,前刀面正应力减小,对材料破坏的断裂抑制作用减弱,利于切削;4)振动切削中,材料破坏过程与普通切削的挤压滑移过程有区别,它由每次冲击都产生微细破坏而完成切削.
4 振动切削加工技术的发展趋势
随着传统加工技术和高新技术的发展,振动切削技术的应用日益广泛,振动切削研究日趋深入,主要有一下几个方面: 4.1 研制和采用新的刀具材料
在现代产品中,钛合金、纯钨、镍基高温合金等难加工材料所占的比例越来越大,对机械零件加工质量的要求越来越高.为了更好地发挥刀具的效能,除了选用合适的刀
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具几何参数外,在振动切削中,人们将更多的注意力转为对刀具材料的开发与使用上,其中突然金刚石、人造金刚石和超细晶粒的硬质合金材料的研究和应用为主要方向. 4.2 拓宽振动切削加技术的应用范围
振动切削技术将主要应用于: 难加工金属材料; 非金属材料;
表面质量要求高,特别是对粗糙度要求严格的零件.
另外,在加工工艺方面,将从振动车削、振动钻削、攻丝等扩展到珩磨、抛光、刨削、拉削和研磨等.
4.3研制和采用高效的振动切削系统
现有的试验及实用振动切削加工系统在输出功率上尚不够大,因能耗高仍不是很理想.因此,实用的大功率振动切削系统期待能早日问世.到目前为止,输出能量为4KW的振动切削系统已经研制出来并投产使用.在日本,超声振动切削装置通常可输出1KW,切削深度为0.01-0.06mm. 4.4 高频振动切削
超声振动切削在今后一个时期内将继续成为振动切削的研究重点.近期的研究表明,用超声波修整的砂轮能够降低磨削烧蚀的可能性,进而提高砂轮的使用寿命,显著提高工件的表明质量.近几年来日本在现代加工中心和组合机床上配置了振动切削系统,不仅实现切削刀具的振动,也实现工件的振动,从而形成了两个方向的超声振动加工.用超声振动可成功地加工高硬、低塑性材料如陶瓷、玻璃等,用传统方式攻螺纹,易造成加工表面裂纹,若用超声振动切削,不仅提高表面质量而且提高硬质合金的使用寿命,而其它切削条件仍保持不变. 4.5 用于精密超精密切削加工
采用低频振动切削可使工件的尺寸精度提高1-2级,几何形状精度提高2-3级,并在一定程度上提高耐磨性和抗腐蚀性;而目前只有高频振动切削如超声振动切削才能实现超精密切削.在振动珩加工中被加工工件的表面粗糙度可达Ra0.02-0.04um.超声振动挤压工艺将比传统的挤压加工提高表面质量1-2级;而超声振动研究.振幅为微米,频率在千赫以上,不仅可以保证超精密加工的质量,而且可用更大的切削用量,可获得较高的生产率.
4.6 对振动切削机理的深入研究
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当前和今后一个时期对振动切削机理的研究将主要集中在振动切削状态下工件上多余金属是如何与工件相分离并形成屑的,与传统切削方法有所不同;振动切削中刀具与工件相互作用的力学分析;振动切削机理的微观研究及数学描述;效率更高的试验及实用振动切削系统.
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