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一种使用平面磨床的新型无心磨削技术,一种,使用,平面磨床,新型,无心,无意,磨削,技术
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一种使用平面磨床的新型无心磨削技术 Y. Wu a， *， T. b， a 秋田县立大学机械情报与系统工程系 8415本，秋田市本町 84摘要 本文提出了一种使用平面磨床的新型无心磨削技术。通过这种技术，可以通过在多用途平面磨床的工作台上安装紧凑的无心磨削单元并且不使用昂贵的无心磨床来以低成本实现无心磨削操作。该单元主要由超声波椭圆振动鞋，叶片及其各自的支架组成。通过将金属弹性体（不锈钢 的压电陶瓷装置（ 合而制成，并且当将两相交流电压施加到 端面发生椭圆运动。鞋的功能是将圆柱形工件与刀片一起保持，并在磨削过程中通过其端面上的椭圆运动来控制工件旋转速度。该单元的详细结构采用有限元法分析设计，实际构造单元安装在 面磨床的工作台上，在其基本性能如椭圆运动生成和容量之后进行切向无心磨削操作对工件转速进行了调查。结果，明确了工件转速随施加电压的变化而线性变化。这表明可以通过鞋的椭圆运动来精确地控制工件旋转运动。此外，研磨后，工件圆度从初始值 23 m，表明构造单元在实际研磨操作中表现良好。 2005 留所有权利。 关键词：无心磨 ;调节轮超声波振动 ;鞋 ;机械工具 ;微型零件 一，简介 在制造业中，对于诸如轴承滚道，硅锭和针规的圆柱形部件的高精度和高生产率加工，无心磨削已被 广泛用作有效的工艺。传统的无心磨削，其中特殊的机床（即无心磨床）是必不可少的，从生产成本的角度来看，适合小批量和大批量生产，这是因为装载卸载零件非常简单快捷。然而，无心磨床是一种有目的限制的机器，成本相对较高，对于大批量生产而言，近年来需求迅速增长。作为解决这个问题的一个解决方案，即使在多用途机器上也可以执行无心磨削操作，例如平面磨床比无心磨床）要好。因此，到目前为止，没有任何开发这种技术的尝试。 为了在平面磨床上进行无心磨削操作，必须建立一个无心磨削单元，用于支撑工件和控制工件旋转运动，并将其安装在平面磨 床工作台上。考虑到传统无间隙磨削中调节轮和刀片的功能，创建一个配有调节轮和刀片的无心磨削机构很简单。然而，在这种情况下，由于这样的单元需要安装诸如用于调节轮的旋转驱动机构和修整附件的许多装置，因此难以构建紧凑的单元。在目前的工作中，基于以前的作者 1出的超声波椭圆振动鞋无心磨削方法，设计和构造了一种紧凑型无心磨削单元。该单元主要由超声波鞋和刀片及其各自的保持器组成，因此，可以执行切向进给无心磨削操作 4 安装在 面磨床工作台上。在本文中，我们详细描述了该单元的设计以及该单元在控制工件旋转运动 能力方面的性能的实验评估及其在实际磨削操作中的有效性。 传统的切向进给无心磨削无心磨床和使用表面磨床的新方法如图 1所示。分别为图 1（ a）和（ b）。前者采用调节轮，与叶片一起支撑圆柱形工件，并控制工件旋转。当刀片以 速度向下落下时，工件通过逆时针旋转的砂轮在砂轮和调节轮之间进给并磨削。通过调整调节轮和砂轮之间的间隙来给出直径磨削余量。然而，在这种方法中存在调节轮圆度误差和旋转的风险 图 1两种无心磨削技术的比较。 其轴的误差显着影响工件的最终圆度。此外，还需 要无心磨床，导致成本问题，特别是大批量生产。 另一方面，新方法（参见图 1（ b）使用超声波椭圆振动鞋来保持工件与叶片的结合，并通过其椭圆运动来控制工件的旋转速度。由于鞋和刀片都通过其各自的保持器固定在表面磨床的工作台上，所以当工作台以进给速度 右进给时进行磨削操作。一旦工件从砂轮的左侧到右侧通过，则通过调整砂轮和工作台之间的间隙而给出的磨削余量完成。因此，这种方法显然不仅避免了由调节轮引起的圆度误差或其轴的旋转误差的风险，而且还提供了特别适用于大型和小批量生产的替代无心磨削技术主要通过在多功能表面研磨机 上安装主要由超声波鞋和刀片组成的紧凑的无心磨削单元来实现。 在本工作中，通过设计和构造无心研磨单元并将其连接到 面磨床的工作台上，建立了实验装置。图。图 2（ a）和（ b）分别示出了设备的示意图和已建立的设备的图片。无心研磨单元通过磁性卡盘固定在工作台上。在单元和砂轮之间受限制的工件随着工作台的移动而向右进给。一旦工件与顺时针旋转的砂轮干涉，就会开始实际的磨削动作，当磨削工件与工作台的连续向右移动失去与砂轮的接触时，磨削动作完成。 图 3示出了主要由超声波鞋组 成的无心磨削单元的详细结构以及电力施加方法。鞋通过间隔件（电隔离）固定在其支架上，并且通过螺栓将鞋片直接固定在其支架上。然后将它们固定在金属基板上，使得该单元可以通过磁性卡盘安装在工作台上。通过将具有两个分离的电极的压电陶瓷装置（ 合到金属弹性体（不锈钢， 而构成。 当通过功率放大器放大后，通过波函数发生器产生的具有彼此相位差的两个交流（ 号（超过 20施加到 ，弯曲和长距离超声波振动与同时激发几 两个方向上的振动位移的合成在金属弹性体的端面产生椭圆运动。因此，通过工件与鞋之间的摩擦力来控制工件的旋转，使得工件的圆周速度与鞋面上的弯曲振动速度相同。因此，通过改变诸如施加到压电陶瓷装置（ 电压的大小和频率等参数的值，可以调整工件转速，因为鞋的弯曲振动速度随施加电压的变化而变化 5 。此外，使用螺旋弹簧在其纵向方向上的下端面处将预 负荷施加到鞋，以防止 图 的振动模式 如上所述，必须以相同的频率同时激励两种振动模式，即弯曲振动和纵向振动，从而在鞋子的端面上形成一个振动运动。 在确定两个振动模式的细节时，为了简单起见，鞋被认为是具有宽度 图 1所示。图 4（ a）。 对于该板，表达其弯曲和纵向振动模式的公式给出为 6： 其中 x）和 x）分别是位置 U 公式 （ 1）可以通过求解以下关于 1的方程来获得： 图 4 鞋子振动模式和节点。 图 代替方程式的第 3） 1）为了计算 x）产生第 第 2）给出。例如，图 2中描述了 n = 2（ r = 1（ 纵向模式的弯曲模式。分别为图 4（ b）和（ c）。 如图所示。如图 4（ b）和（ c）所示， x）和 x）在 此，发现 为鞋子的支撑和固定在其支架上时，鞋子的超声波振动不应受到限制，鞋子应该保持在弯曲模式（ 纵向模式（ 公共节点处。图。图 5示出了使用公式计算的弯曲和纵向振动的振动节点的分布。 （ 1） - （ 3）。很明显，只有一个常见的节点沿鞋长度存在，只有偶数有序的 .）和奇数有序的 .）在 x = 此，选择偶数 模式的组合并将鞋保持在其中心位置是至关重要的。另外，振动模式越 简单，鞋子的激发就越容易。从这个观点出发，在这项工作中， 基于上述讨论，提出了详细的结构和振动激励方法，如图 1所示。 子可以通过其固定在其支架上。两个分离的电极 a和 2模式分布在 后通过 后通过阻抗测量来确定鞋的详细尺寸，以在 图 6 鞋的结构和尺寸。 椭圆运动的产生 为了使鞋在弯曲和纵向方向上振动超声波，分别在电极 a和 图 6）。 如果将 及它们在 了相位之外 ， 62163 (2005) 709717A a , T. M. 84158415a a By at by a on of a of a of an a is by a on a on C to of is to in to on of an of a to as to As a it in be of In an 3in of as an in a a is is of to is is a it at a in As a to be as a Y. 3 2005 a is so no a to a on it is to a of to in it is to a a a In it is to a of a In a is on by in of an 4 be . Wu et ,we of in of of in to of in of 1(a) b), a to in a to As at f, is by by is a in 1. of 62163 (2005) 709717of of In a is 1(b) to a to by on of a is at a of by is It of or of an to by a of an a of of an a it to of a 2(a) b) a of an is to is of is of 3 of of is on a on by of on so be on of is a a 0 a to by to ZT of Wu et , is by 3. 62163 (2005) 709717 711so of is as on of as of to of 5is to at in a ZT to of of it is at so an is on In of as a of l an b t, as 4(a). 6:B(x) =l l)(x + x)(l + l)(x + x) (1)L(x) =(2)x) L(x) at x, of (1) be by l: l l = 0. (3)4. 2)2,Wu et (3) nl q. (1)to B(x) is q. of n = 2 (B2 of r = 1 (L1 b) c), 4(b) c), in B(x) L(x) 2 be it is on be at a 5 of )(3). It is .) 3, .) at a of x = is to of an an to at In of 1B2 is on as A is at be on a b, on 2of EM by be of to in C B, ZT at a b, If at c)62163 (2005) 7097176. of of f, , in to , by (t) = V t) = V )f is to be or to 1 2 to x at p on 6)B, A, be as = t) = t) = t) = )B=t) = )x y in V )y = V )(4)(4) in y, at p t, an t Y as 7(a), 00 V It is q. (4) of in to . 7(b) of q. (4)62163 (2005) 709717 713Wu et , It be 7(b) 0 is no of a of is on On of is 7(c), of in of of as on of 1 = 2 8(a) b), 0143545150253184508. L1 2 EM 2 of a of 11.8 mm In of on of 11.8 mm,y .0 . 9 of RA 0V,f = =909. 120R)Wu et , an on of EM RA a of 11.8 mm 1 is as of 2 in to on it is of of t2,11.8
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