2839 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)平衡機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

2839 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)平衡機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),回轉(zhuǎn),工作臺(tái),平衡,機(jī)構(gòu),設(shè)計(jì) 研究超聲表面滾壓加工的參數(shù)對(duì)液壓支柱表面粗糙度的影響關(guān)鍵詞：超聲波滾動(dòng)加工，機(jī)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(duì)精加工的耐磨性、疲勞強(qiáng)度和強(qiáng)度的重要影響。超聲波表面滾動(dòng)加工（USRE）可以使加工者提高液壓支柱的表面粗度，一些機(jī)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(yàn)機(jī)（ Mahr S2) 被用來(lái)測(cè)試工作件的表面粗度。實(shí)驗(yàn)展示了USRE 會(huì)明顯地改良工件的表面粗度，在單一撞擊加工機(jī)制中粗糙度Ra由0.976 μ m降低為0.105 μ m。這對(duì)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(huì)再次提高工件的表面粗糙度的等級(jí)。介紹液壓支柱是一個(gè)切樁可以是安裝鉸鏈頂梁或者是專門(mén)使用的工具；它是為機(jī)械化采礦的相配設(shè)備。液壓支柱支柱是重要礦井機(jī)械，它的表面加工質(zhì)量對(duì)其使用性有重要的影響：1. 對(duì)摩擦阻力的影響，表面粗度有對(duì)磨擦的初期有重要影響，隨著時(shí)間的推移表面粗糙度對(duì)其的影響越來(lái)越小，這個(gè)表面粗糙度參數(shù)最好保持在0.32 ～1.25 μ m。2. 對(duì)疲勞強(qiáng)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(lái)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(qiáng)工件的疲勞強(qiáng)度.3.對(duì)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(huì)提高工件的抗腐蝕性.4.對(duì)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(huì)加劇工件的磨損，所以提高的粗糙度會(huì)減小這方面的磨損，它會(huì)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(dòng)加工（USRP）被提出， USRP 是用超聲波來(lái)提供能量對(duì)工件表面進(jìn)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(dòng)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(dòng)加工的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)和原則圖 1 超聲滾壓裝置示意圖超聲波滾動(dòng)的實(shí)驗(yàn)裝置超聲波滾動(dòng)加工的實(shí)驗(yàn)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(dòng)通過(guò)振幅變幅器被轉(zhuǎn)換為機(jī)械震動(dòng)，被振幅變幅器擴(kuò)大然后能量被傳遞到刀架進(jìn)行最后的加工，刀架2被用螺絲接合在機(jī)床上，在加工中在刀架和工作表面進(jìn)行相對(duì)的旋轉(zhuǎn)完成加工。加工原則在超聲波滾動(dòng)加工中，刀架因超聲波發(fā)生器產(chǎn)生機(jī)械震動(dòng)沿著工件表面進(jìn)行加工。因此靜壓力和超聲波振動(dòng)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(huì)發(fā)生在加工表面。所以塑料流動(dòng)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(chǎng)照片實(shí)驗(yàn)材料和條件實(shí)驗(yàn)材料實(shí)驗(yàn)材料是Q345型號(hào)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(qiáng)材料的韌性 ，因此Q345的合成機(jī)理極大地提高了鋼的綜合性能。試驗(yàn)品的最初表面粗糙度是 Ra 0.4 μm 。實(shí)驗(yàn)條件液壓支柱的傳統(tǒng)的處理技術(shù)是首先進(jìn)行研磨拋光使之達(dá)到需要的表面粗度值Ra 0.4 μm。在實(shí)驗(yàn)中，超聲滾壓加工是用于基板的研磨與拋光。實(shí)驗(yàn)運(yùn)用nc數(shù)控機(jī)床，現(xiàn)場(chǎng)照片如圖3 表面粗糙度被控制在Mahr S2。實(shí)驗(yàn)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(lái)研究沖擊振幅對(duì)表面粗糙度的影響，這個(gè)是要在主軸轉(zhuǎn)速為710r/min，進(jìn)給速度是 0.12 mm／r ，靜壓力是 140N，進(jìn)行三次表面加工。振幅相對(duì)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(guò)大的振幅則會(huì)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(jìn)給量對(duì)表面粗糙度的影響這個(gè)實(shí)驗(yàn)研究了進(jìn)給量和表面粗糙度的關(guān)系，超聲滾壓加工不同進(jìn)給量和表面粗糙度的關(guān)系如圖5所示，進(jìn)給量和表面粗糙度是線性關(guān)系。圖 5 表面粗糙度和進(jìn)給量之間的關(guān)系靜壓力對(duì)工件表面粗糙度的影響在超聲波滾動(dòng)加工中，刀具的靜壓力和一定的進(jìn)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(guò)工件表面后會(huì)出現(xiàn)彈性變形的回復(fù)。金屬的流動(dòng)會(huì)使金屬填滿粗糙表面，因此表面粗度會(huì)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(huì)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(jìn)給對(duì)表面粗糙度的影響超聲波滾動(dòng)加工實(shí)驗(yàn)是用來(lái)研究的主軸軸向進(jìn)給速度對(duì)表面粗糙度的影響，加工參數(shù)是靜壓力140N和振幅13μm ，每個(gè)工作表面進(jìn)行3 次加工。主軸轉(zhuǎn)速和主軸軸向進(jìn)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(jìn)給速度對(duì)表面粗糙度的影響結(jié)論在這研究中，超聲波加工實(shí)驗(yàn)被研究來(lái)替代傳統(tǒng)的加工方法。其中對(duì)主軸轉(zhuǎn)速，進(jìn)給速度，靜壓力和振幅對(duì)表面粗糙度的影響進(jìn)行了研究，如果加工參數(shù)選擇合理，則表面粗糙度會(huì)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(jìn)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(xiàng)工作從浙江省自然科學(xué)基金