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第1章 绪论 1

1.1 超声波加工的发展与应用 1

1.1.1 超声波加工的原理 2

1.1.2 超声波加工的特点 4

1.1.3 超声波加工的应用 4

1.2 旋转超声波加工及其特点 4

1.3 磨削加工的发展与研究 5

1.3.1 磨削加工的类型 5

1.3.2 磨削加工的发展历程 8

1.3.3 磨削加工材料去除的研究 8

1.3.4 磨削加工的特点 9

1.4 硬脆性材料精密加工技术的研究现状 10

1.4.1 硬脆性材料加工理论的研究现状 10

1.4.2 硬脆性材料去除机理 12

1.4.3 硬脆性材料的精密加工方法 14

1.5 超声振动辅助加工技术的发展及应用 16

1.6 超声振动辅助磨削技术发展 17

第2章 超声振动辅助磨削加工装置 23

2.1 超声振动辅助磨削加工试验装备整体设计 23

2.2 超声振动系统设计 24

2.3 超声波频率的选择 25

2.4 超声波电源的选用 27

2.5 换能器的选用 27

2.6 变幅杆的选用及设计计算 28

2.7 变幅杆设计理论 29

2.7.1 变幅杆设计概述 29

2.7.2 变截面纵振动的波动方程 30

2.8 指数形变幅杆的理论计算 31

2.8.1 指数形变幅杆频率方程和谐振长度 32

2.8.2 指数形变幅杆的位移节点x0 33

2.8.3 指数形变幅杆的放大系数Mp 33

2.8.4 指数形变幅杆的设计计算 34

2.9 圆锥形变幅杆的理论计算 34

2.9.1 圆锥形变幅杆的频率方程和谐振长度 35

2.9.2 圆锥形变幅杆的位移节点x0 35

2.9.3 圆锥形变幅杆的放大系数Mp 36

2.9.4 圆锥形变幅杆的计算 36

2.10 阶梯形变幅杆的理论计算 36

2.10.1 阶梯形变幅杆的位移节点x0 37

2.10.2 阶梯形变幅杆的放大系数Mp 38

2.10.3 阶梯形变幅杆的计算 38

第3章 超声振动辅助磨削运动学分析 39

3.1 超声振动辅助磨削加工的类型 39

3.2 切向超声振动辅助磨削 40

3.2.1 砂轮—工件运动分析 40

3.2.2 单颗磨粒—工件运动分析 43

3.3 轴向超声振动辅助磨削 57

3.3.1 单颗磨粒切削过程与几何参数分析计算 57

3.3.2 轴向超声振动辅助磨削临界速度 59

3.4 径向超声振动辅助磨削 61

3.4.1 砂轮—工件运动分析 61

3.4.2 单颗磨粒—工件运动分析 61

3.5 小结 65

第4章 超声振动辅助磨削加工磨削力研究 67

4.1 磨削力数学模型 72

4.1.1 切削变形力 72

4.1.2 摩擦力 87

4.2 磨削力的试验研究 92

4.2.1 试验方案 92

4.2.2 试验结果及分析 93

4.3 小结 99

第5章 超声振动辅助磨削材料去除机理研究 101

5.1 超声振动辅助磨削材料去除机理试验研究 102

5.1.1 试验装置与方法 102

5.1.2 试验结果分析 104

5.2 超声振动辅助磨削脆性材料的脆-塑性转变临界条件 110

5.2.1 脆-塑性转变临界条件理论分析 111

5.2.2 不同超声振动方式对脆-塑性转变临界条件的影响 113

5.3 小结 113

第6章 超声振动辅助磨削加工表面质量研究 115

6.1 加工表面粗糙度理论分析 116

6.1.1 普通磨削 116

6.1.2 切向超声振动辅助磨削 121

6.1.3 轴向超声振动辅助磨削 124

6.1.4 径向超声振动辅助磨削 127

6.2 加工表面粗糙度的试验研究 133

6.2.1 试验方案 133

6.2.2 试验结果 134

6.3 讨论 138

6.4 加工亚表面分析 139

6.5 加工表面显微硬度变化 140

6.6 小结 141

结论 143

附录 有代表性的英文文章 146

Study on Ultrasonic Vibration Assisted Grinding in Theory 146

Kinematics Analysis of Ultrasonic Vibration Assisted Grinding 154

参考文献 161