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科学技术应为社会生产服务。本文立足于缓进给超声钻磨加工硬脆材料精密微孔,分析研究了超声钻磨装置声学系统的特点,探讨了不同的纵向振动圆锥形变幅杆的面积系数与谐振长度、位移节点、位移极大值点、放大系数和形状因素等的关系,提出了设计超声钻磨声学系统时推荐采用圆锥形复合变幅杆。通过分析变幅杆和工具杆的动力学规律,研究了超声钻磨系统中存在的局部共振现象,得出以下结论:当工具杆发生所谓的局部共振现象时,实际上整个系统处于一种谐振状态;而在变幅杆和工具杆的连接处,当不计变幅杆和工具杆的阻尼影响时,此处为位移节点;当考虑阻尼影响时,此处应有一定的振动。当工具杆产生一定的磨损时,只需适当调整超声波发生器的频率,就可以保证工具杆有较大的振幅,且超声波发生器的可调频率范围η与刀具杆的磨损率δ满足关系式:δ=η/(1+η)。根据以上研究,提出了一种新的超声钻磨装置的设计思想,并研制了超声钻磨装置。
通过建立工具杆的动力学方程,理论分析了超声钻磨工程陶瓷材料的切削力及其影响规律,并进一步研究了材料去除率及其影响规律。对比试验研究了缓进给超声钻磨和普通钻磨时的切削力,验证了理论分析的正确性。最后通过电镜实验观察分析了缓进给超声钻磨和普通钻磨加工后的磨针状态、孔壁和切屑形貌。理论研究和实验结果均得出缓进给超声钻磨远优于普通钻磨的结论,因而建议研制出经济实用的超声钻磨装置,使该项新技术走出实验室,服务于生产实践。