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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x033

2.8.3 指数形变幅杆的放大系数Mp33

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x035

2.9.3 圆锥形变幅杆的放大系数Mp36

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x037

2.10.2 阶梯形变幅杆的放大系数Mp38

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 Theory146

Kinematics Analysis of Ultrasonic Vibration Assisted Grinding154

参考文献161