绗磨头设计的英文翻译

Advanced Materials Research Vols. 102-104 (2010) pp 559-563 (2010) Trans Tech Publications, Switzerland doi:10.4028//AMR.102-104.559关于超声波的特性以及加工轧制圆柱表面的实验研究Jinfu Dinga, Shiju Eb, Kehua Zhangc and Fujin YudInstitute of Machinery Equipment and Measurement & Control Technology, Zhejiang NormalUniversity, JinHua 321004, C, besx_2001 , , 关键词：超声波振动加工、刀架、滚动、滚动特性摘要：超声挤压加工的机械加工方法和相关特性将在这篇文章中得到介绍。根据加工的特点，加工装置的运动和工件表面的变形同样得到分析。并且相关的摩擦学理论也被应用于分析表面变形和工艺参数之间的关系。该理论基础可被用于选择工艺参数。介绍挤压处理过程是一种紧密的非切削加工方法，并且它是一种金属表面的强化工艺。挤压工具由硬质材料制成。在处理过程中，工具在工件材料的表面振动和滚动，它使金属材料形成永久的变形并且增加工件材料表面的硬度。在最近几年，超声振动加工在机械加工中得到广泛应用，但超声振动用于轧制处理工件表面过程还是一件新的工艺方法，它将增加加工的有效性和提高表边状态。传统的滚动加工刀架和超声振动加工刀架是一样的，例如整体刀架、焊接刀架如图1所示。结构a和结构b都不能避免刀架快速磨损，图c所示刀架前面安装了一个滚珠来避免刀具的快速磨损和增加其寿命。在滚动处理过程用这种刀架，刀具和工件之间将产生滚动挤压处理。在这篇文章中，为了研究塑性变形和滚动参数之间的联系，运动和摩擦理论将被用来分析工件的塑性变形。滚动处理设备。滚动加工设备的组成，超声振动滚动加工设备是根据超声振动标准而设计的。它被用来带动精密机械，用非常硬的材料制作刀架来增强和处理工件表面 ，该实验在数控机床上完成，该设备如图1所示。它由超声波发生器8、传感器6、变幅杆5、和刀架组成。传感器将超声波转换成机械振动，并且被变幅杆放大形成能量传到刀架用于加工，刀具头和外壳是螺纹连接，变幅杆使滚珠挤压工件，因此在加工过程滚珠将会发生相对转动。原理和特点：超声波信号通过传感器和变幅杆被转换和放大，然后使刀具振动，工件在刀具的作用下形成平面，工件表面粗造度明显增大并且形成残余表面压应力。因此，工件的金属结构将会被增强：耐磨性、耐疲劳性、耐腐蚀性和机械性能将得到明显提高。超生滚动加工有这样的特性：1、挤压特性，工具头上的静压力将会挤压工件并且形成塑性变形。2、冲击特性，工具头振动将会形成喷丸硬化效应。3、滚动特性，在超声回转加工过程中在工件表面上形成滚动。4、减小摩擦因数，在超声滚动加工过程中摩擦因数将会由于工具头的震动而减小。超声滚动加工特性分析滚动处理过程的运动方式：超声波加工特性图如图2所示。在超声加工过程，超声谐波由超声发生器形成被传送到传感器，然后由变幅杆放大形成纵向机械波。振动方程如下式所示：y A sin t (1)The vibration speed as follows:(2)dyV A cos t 2 fA cos(2 fdtA是工具的振幅，是正弦波的角速度，t是振动时间，f是振动频率。图3是超声振动速度图。速度A和B可被分解为竖直方向和水平方向。水平方向等于V cos，垂直分量是道具的振动速度，假设挤压速度是V0，则叠加挤压速度和径向振动速度如下：V V sin (3)2 =V+Vcos (4)V1V 0V 1 0因此结论可以从方程（3）和（4）中得出。1、当t=k+/2 时，刀具头上的滚子与工件结构接触形成塑性变形，超声振动现象加会完全消失，挤压速度的瞬时速度与常规挤压加工速度相等，这个速度称为挤压临界速度。除此之外，超声振动挤压速度明显的比常规挤压速度要大。2、垂直分量是超声振动引起的滚子的振动速度，它引起工具有规律的敲击工件表面所引起的结果与喷丸硬化相似。Fig. 3 Schematic of the vibration speed curve金属表面的变形过程：超声滚动挤压过程和挤压过程的相似之处就是金属的塑性变形，接触应力必须比工件材料的屈服强度要大点。Fig. 4 The deformation process of the metal surface静载荷作用在工件表面，与超声滚动联系起来，所有的这些作用将会使金属材料形成塑性流动并且提高了工件表面的状态如图 4 所示。产生塑性流动原因主要有：1、由于静压力，超声振动滚动加工过程就像普通的滚动加工过程。2、工具头上滚珠由于超声振动敲击在工件表面就像喷丸硬化。3、超声滚动加工过程与静压力的共同作用而引起摩擦因数的提高。定量分析挤压变形在超声加工之前，工具头将会被施加一个静载荷，称其为静挤压力。在超声加工过程中，在加工过程中，静载荷和超声振动挤压力共同作用，挤压摩擦力将会在在工件和滚珠之间形成，并且会产生相对转动。当相对转动发生时，工件和转子之间的相对转动合并成转动、滑动和旋转。因此，在工件表面弹性变形转换为塑性变形。接触应力遵循赫兹分布原理，相关表面形成椭圆分布，分布应力可用其等效半径或者曲率半径表示，如图 5 所示。因为超声轧制过程是一个非常复杂的过程，并且加工余量要求是 0.010.02mm.在产品说明中，为了研究超声轧制参数，有超声传感器决定着冲击载荷的大小。因此塑性变形在合理的范围内按照一定的比例反应着静载荷，工件和工具的相对速度与工件材料表面的硬度呈相反的变化。Fig. 5 Schematic of Hertz contact试验方法和结果在液压支柱上的工艺试验被用于确认超声炸制加工的实际过程（如图 6 所示） 。工件材料是 27SiMn,97980mm，2731HRC. 对液压支柱的通常处理过程是先进行研磨然后进行抛光，最终的表面租糙度要求是 Ra 0.4m.在这个实验中，超声轧制被用于替代研磨和抛光。该实验在数控调谐机上进行局部的处理照片如图 6 所示。表面粗糙度通过 Mahr S2 进行测量。最终被放大 500 倍的照片如图 7 所示。如果测试在加工后进行，具体的详细结果如图 8 所示，表面粗糙度明显减小。在加工之前表面粗糙度是 Ra 0.9.经过超声轧制加工之后表面粗糙度减小为 Ra 0.1m 如图 8 所示照片所示。总之，超声轧制加工可以满足实际生产的需要并且产品的有效性显著提高。Fig. 6 The photo of processor Fig. 7 The microscopy photo of processed surfaceFig. 8 The measured value of surface roughness Ra (before processing Ra=0.9 and after processing Ra=0.1)结论在这篇文章中，超声波特性和超声炸制加工特性都被分析。过程处理实验被用来确认超声轧制过程较普通轧制过程具有如下相关优势：1、超声扎制加工具有冲击和能量集中的特性，因此加工结果不仅具有轧制特性还有喷丸硬化特性，更好的提高了被加工工件的表面质量。2、再轧制过程中，超声振动设备提高了摩擦系数，工具头的磨损将减少而有效地延长了其工作寿命，因而使处理过程更有效。致谢作者很感谢从浙江省自然科学基金组织获得的资金支持。参考文献1 S.Y. Zhou: Design and Manufacture of Diesel Engine, Vol. 4 (1998), p. 11-24 (in Chinese) 2 Y. Wang and S.J. Bao: New Technology & New Process, (1991), p. 11-12 (in Chinese) 3 Y. Wang, Y. Tong and S.J. Bao: Tool Engineering, (1995), p. 17-20 (in Chinese) 4 B. Bharat and Ge Shirong. China Machine Press, (2007), (in Chinese) 5 Y. Lu, Y.P. Wang and H. Li: Modern Manufacture Engineer, Vol. 8 (2003), p. 46-48 6 T. THOE and D. ASPINWALL: International Journal of Machine Tool and Manufacture, Vol. 4 (1998), p. 255-239 7 M.P. Zhong, X.H. Pan and Y.D. Zhang. Journal of Zhejiang University, Vol. 6 (2008), p. 1042-1045 8 F. Yue: China Metal Forming Equipment & Manufacturing Technology, Vol. 4 (1986), p