2839 回轉(zhuǎn)工作臺平衡機構(gòu)設(shè)計,回轉(zhuǎn),工作臺,平衡,機構(gòu),設(shè)計 研究超聲表面滾壓加工的參數(shù)對液壓支柱表面粗糙度的影響關(guān)鍵詞：超聲波滾動加工，機制參數(shù)，表面粗度，液壓支柱摘要液壓支柱的表面粗度有了對精加工的耐磨性、疲勞強度和強度的重要影響。超聲波表面滾動加工（USRE）可以使加工者提高液壓支柱的表面粗度，一些機械裝置 ，像是工具轉(zhuǎn)讓規(guī)模，被詳細(xì)地研究，接觸型的試驗機（ Mahr S2) 被用來測試工作件的表面粗度。實驗展示了USRE 會明顯地改良工件的表面粗度，在單一撞擊加工機制中粗糙度Ra由0.976 μ m降低為0.105 μ m。這對表面粗糙度有線性的影響，而且當(dāng)工具振幅是6.5 -8.5,有比較好的表面粗度Ra 0.090 μ m。USRE 加工會再次提高工件的表面粗糙度的等級。介紹液壓支柱是一個切樁可以是安裝鉸鏈頂梁或者是專門使用的工具；它是為機械化采礦的相配設(shè)備。液壓支柱支柱是重要礦井機械，它的表面加工質(zhì)量對其使用性有重要的影響：1. 對摩擦阻力的影響，表面粗度有對磨擦的初期有重要影響，隨著時間的推移表面粗糙度對其的影響越來越小，這個表面粗糙度參數(shù)最好保持在0.32 ～1.25 μ m。2. 對疲勞強度的影響，粗糙的表面和表面裂紋可以引起應(yīng)力集中和帶來相關(guān)的疲勞損壞和斷裂所以降低接觸表面的表面粗糙度可以加強工件的疲勞強度.3.對抗耐蝕性的影響，腐蝕物質(zhì)在粗糙的表面積累，因此提高表面粗度會提高工件的抗腐蝕性.4.對工件的裝配性能的影響，如果粗糙度不在公差允許范圍內(nèi)則在裝配后會加劇工件的磨損，所以提高的粗糙度會減小這方面的磨損，它會影響到系統(tǒng)的平穩(wěn)性和可靠性［1,2,3].因此我們需要有相匹配的表面粗糙度。為了提高生產(chǎn)效率我們需要提高工件表面的粗糙度， 一種新的加工技術(shù)超聲波滾動加工（USRP）被提出， USRP 是用超聲波來提供能量對工件表面進行擠壓的加工技術(shù)［4,5] 這種加工技術(shù)用較少的表面壓力，摩擦力很快的得到較好的表面粗糙度 表面硬度和抗磨性都有很大的提高。在這種加工技術(shù)中震動的軸向的靜壓力和壓力變化頻率決定了最后的表面粗糙度［6,7] 。超聲波滾動加工的實驗系統(tǒng)和原則圖 1 超聲滾壓裝置示意圖超聲波滾動的實驗裝置超聲波滾動加工的實驗裝置在 圖1其中超聲波8 轉(zhuǎn)換器6，振幅變幅器 5 和 刀架2 組成。超聲波震動通過振幅變幅器被轉(zhuǎn)換為機械震動，被振幅變幅器擴大然后能量被傳遞到刀架進行最后的加工，刀架2被用螺絲接合在機床上，在加工中在刀架和工作表面進行相對的旋轉(zhuǎn)完成加工。加工原則在超聲波滾動加工中，刀架因超聲波發(fā)生器產(chǎn)生機械震動沿著工件表面進行加工。因此靜壓力和超聲波振動被傳遞到工件表面。（當(dāng)圖 2 表示）宏觀彈塑性變形將產(chǎn)生的擠壓作用。后處理，一些彈性恢復(fù)會發(fā)生在加工表面。所以塑料流動改變粗糙的工件表面，降低表面粗糙度，提高加工表面的綜合性能［5]。圖2 USRP的工作原理圖[3]圖3 加工現(xiàn)場照片實驗材料和條件實驗材料實驗材料是Q345型號的液壓支柱尺寸為φ980毫米97×980mm， Q345 鋼中的成分類似于 16Mn鋼 Q345中有的一些微量的V、Ti 和Nb,這些微量元素可以增強材料的韌性 ，因此Q345的合成機理極大地提高了鋼的綜合性能。試驗品的最初表面粗糙度是 Ra 0.4 μm 。實驗條件液壓支柱的傳統(tǒng)的處理技術(shù)是首先進行研磨拋光使之達(dá)到需要的表面粗度值Ra 0.4 μm。在實驗中，超聲滾壓加工是用于基板的研磨與拋光。實驗運用nc數(shù)控機床，現(xiàn)場照片如圖3 表面粗糙度被控制在Mahr S2。實驗結(jié)果和討論這種加工技術(shù)大幅度的提高了工件的表面粗糙度。超聲波加工被用來研究沖擊振幅對表面粗糙度的影響，這個是要在主軸轉(zhuǎn)速為710r/min，進給速度是 0.12 mm／r ，靜壓力是 140N，進行三次表面加工。振幅相對表面粗糙度如圖4所示 ，振幅和表面粗糙度不是線性關(guān)系，適當(dāng)?shù)恼穹梢蕴岣弑砻尜|(zhì)量，但是過大的振幅則會降低工件的表面質(zhì)量。圖 4刀具的振幅和表面粗糙度的關(guān)系進給量對表面粗糙度的影響這個實驗研究了進給量和表面粗糙度的關(guān)系，超聲滾壓加工不同進給量和表面粗糙度的關(guān)系如圖5所示，進給量和表面粗糙度是線性關(guān)系。圖 5 表面粗糙度和進給量之間的關(guān)系靜壓力對工件表面粗糙度的影響在超聲波滾動加工中，刀具的靜壓力和一定的進給速度以及在工件表面的旋轉(zhuǎn)可以造成材料的彈性塑性變形。在刀具經(jīng)過工件表面后會出現(xiàn)彈性變形的回復(fù)。金屬的流動會使金屬填滿粗糙表面，因此表面粗度會被改良。如圖6所示隨著靜壓力的增加工件的表面粗糙度會減少。圖 6 靜壓力和表面粗糙度的關(guān)系主軸轉(zhuǎn)速和軸向進給對表面粗糙度的影響超聲波滾動加工實驗是用來研究的主軸軸向進給速度對表面粗糙度的影響，加工參數(shù)是靜壓力140N和振幅13μm ，每個工作表面進行3 次加工。主軸轉(zhuǎn)速和主軸軸向進給與表面粗糙度是圖7所示。表面粗糙度的增加隨著主軸轉(zhuǎn)速的增加而增加。圖 7主軸轉(zhuǎn)速和軸向進給速度對表面粗糙度的影響結(jié)論在這研究中，超聲波加工實驗被研究來替代傳統(tǒng)的加工方法。其中對主軸轉(zhuǎn)速，進給速度，靜壓力和振幅對表面粗糙度的影響進行了研究，如果加工參數(shù)選擇合理，則表面粗糙度會提高并達(dá)到Ra0.1um 。因此，超聲滾壓加工能有效地取代了研磨拋光在液壓支柱的后整理加工。在超聲波加工中以20KHZ的頻率工作，為Q345 液壓支柱選擇合理的參數(shù)：主軸轉(zhuǎn)速710r/min，進給速度0.12mm/r，靜壓力140N，振幅13.2μm ，滾柱半徑 3mm另外滾柱材料為硬質(zhì)合金。鳴謝作者衷心感謝資助這項工作從浙江省自然科學(xué)基金