超声波平行轴硬珩齿微观切削过程的研究及其接触变形分析
摘要
近年来，超声波振动理论及其应用成为国际科技界研究的热点，理论成果和应用成果不断涌现。在机械制造领域，超声加工自问世以来，已相继出现了超声钻孔、超声切削、超声磨削及超声珩磨等技术。而超声珩磨不但如普通珩磨一样加工效率高、表面质量好，而且还具有珩磨力小、磨削速度快、温度低、工具“自锐”能力强、寿命长等特点。
传统齿轮珩齿加工中，珩轮与被珩齿轮间的啮合运动根本无法实现硬珩齿齿轮所需的切削速度，遏制了珩齿工艺优势的发挥。将超声波理论应用于硬齿面珩齿加工过程，利用其高频的轴向振动提高了珩削速度，使珩齿工艺的特点得到充分的发挥，同时也拓宽了超声波理论的应用领域。因此，有必要将超声波珩磨技术引入到齿轮精加工的硬珩工艺中，从而开发新型的珩齿设备和珩齿方法——超声波平行轴硬珩齿。如果超声波珩齿技术能在生产中推广使用，将综合软珩齿与磨齿工艺的优点，使中小模数齿轮的精密加工技术产生质的飞跃。
在本论文中，作者从微观切削过程的角度出发，论证超声波珩齿工艺的原理。并且作了以下研究工作同时取得一定研究成果：
1．分析并总结了国内外齿轮精加工和超声波加工两个领域的主要研
In recent years,the ultrasonic theories and its application become a hot research topoc in the field of the international science and technology .And now ,its theory and application results flow out continuously .In the field of mechanical manufacture,the technologies have already appeared,of the ultrasonic drilling,the ultrasonic cut,the ultrasonic grinding and the ultrasonic honing etc..The ultrasonic honing has the high efficiency and good surface quality,and still has the characteristics of the small honing force,the quick grinding speed,the low temperature ,the strong tool renovation ability and the long life etc.
In the process of the traditional gear honing , the meshing movement between the tool and the gear, basically can't carry out the cutting speed of hard gear honing .It suppresses the advantage of the honing. If the ultrasonic theories are applied to the craft of the hard gear honing , making use of the axial vibration with its high frequency ,it will raise the honing speed.So the
传统齿轮珩齿加工中，珩轮与被珩齿轮间的啮合运动根本无法实现硬珩齿齿轮所需的切削速度，遏制了珩齿工艺优势的发挥。将超声波理论应用于硬齿面珩齿加工过程，利用其高频的轴向振动提高了珩削速度，使珩齿工艺的特点得到充分的发挥，同时也拓宽了超声波理论的应用领域。因此，有必要将超声波珩磨技术引入到齿轮精加工的硬珩工艺中，从而开发新型的珩齿设备和珩齿方法——超声波平行轴硬珩齿。如果超声波珩齿技术能在生产中推广使用，将综合软珩齿与磨齿工艺的优点，使中小模数齿轮的精密加工技术产生质的飞跃。
在本论文中，作者从微观切削过程的角度出发，论证超声波珩齿工艺的原理。并且作了以下研究工作同时取得一定研究成果：
1．分析并总结了国内外齿轮精加工和超声波加工两个领域的主要研
In recent years,the ultrasonic theories and its application become a hot research topoc in the field of the international science and technology .And now ,its theory and application results flow out continuously .In the field of mechanical manufacture,the technologies have already appeared,of the ultrasonic drilling,the ultrasonic cut,the ultrasonic grinding and the ultrasonic honing etc..The ultrasonic honing has the high efficiency and good surface quality,and still has the characteristics of the small honing force,the quick grinding speed,the low temperature ,the strong tool renovation ability and the long life etc.
In the process of the traditional gear honing , the meshing movement between the tool and the gear, basically can't carry out the cutting speed of hard gear honing .It suppresses the advantage of the honing. If the ultrasonic theories are applied to the craft of the hard gear honing , making use of the axial vibration with its high frequency ,it will raise the honing speed.So the
引文
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[2] 安立宝，齿轮加工技术新进展，航空工艺技术，1994年第1期 P33～35
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[4] 曹凤国，超声加工技术，北京，化学工业出版社，2005年
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[6] 任敬心，刘洪忠，张应昌，齿轮工程学，北京，国防工业出版社，1985年
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[9] 李伯民，现代磨削技术，北京，机械工业出版社，2003年
[10] 刘毅，郑州机械研究所学位论文，北京，国家图书馆，1994．1
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[14] 王长路，刘毅，CBN珩轮整形珩齿机理研究，机械传动，2002年第3期 P20～23
[15] 臼井英治，切削磨削加工学，北京，机械工业出版社，1982年
[16] 王光祖，立方氮化硼及其多晶体，超硬材料，1988年第12期
[17] 彼得·艾伯哈特，胡斌，现代接触动力学，南京，东南大学出版社，2003年
[18] ANSYS非线性分析指南，ANSYS公司，1998年
[19] ANSYS动力学分析指南，ANSYS公司，1998年
[20] 马子魁，剃齿刀特征建模及剃齿过程中的变形分析，太原理工大学硕士学位论文，太原，太原理工大学图书馆[21] 吴继泽，王统，齿根过渡曲线与齿根应力，北京，国防工业出版社，1989年
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[27] M.Lv, H.M.Ma, Z.L.Xu, Study on New Manufacturing Process of Gear-Honing-Tool Used for Hardened Gear, KEY ENGINEERING MATERIALS, Vols.259～260(2004) pp10-13, SCI收录
[28] M.Lv, X.Yang, Design and manufacture of a shaving cutter with unequal depth gashes, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 129 (2002): 193-195,SCI、EI、ISTP收录
[29] C.S.Desal,J.Faberl,Introduction to the Finite element Method,1972
[30] ANSYS,Technical overview,2001
[31] ANSYS,Inc.ANSYS Workbook,release5.4,1997
[32] Jia Zhixin,Zhang Jianhua, Ai Xing, Study on a new king of combined machining technology of ultrasonic machining and electrical discharge machining, International Journal of Machine Tools&Manufacture Vol-37(1997)
[33] M.Celik,Comparison of three teeth and whole body models in spur gear analysis,Mechanism and Machine Theory 34(1999)
[34] L.Wilcox,Application of finite elements to the analysis of gear tooth stresses,ASME Journal of Engineering for Industry 95(4)(1973) 1139-1148
[35] N.Khanna, Z.J.Pei, P.M.Ferreira,An experimental investigation of rotary ultrasonic??grinding of ceramic disks, Technical Papers of The North Amer—ican Manufacturing Research Institution of SME, 1995,pp67-72.
[36] Wang Lijiang, Zhao Ji., Influnece on surface roughness in turning with ultrasonic vibration tool,Int.J.Mach.Tools Manufact.,1987,27(2):181-190
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