超声波滚压光整加工工艺设计及分析.doc

摘要:超声波滚压光整加工工艺是在传统表面光整强化加工工艺的基础上，引入超声技术的复合滚压光整加工工艺。

本课题以45号钢作为试样，利用CW6163E卧式车床和豪克能控制系统HKUSM30进行超声滚压光整加工处理，切割取样后分别进行耐摩擦磨损性能实验和表面粗糙度实验。在耐摩擦磨损性能实验中，超声滚压光整加工处理过的试样和磨光试样分别与GCr15对磨环作为摩擦配副，利用M-2000型摩擦磨损试验机连续对磨得到各自的实验前后磨损量及摩擦系数，然后对实验结果和数据进行处理分析，揭示超声滚压光整加工对摩擦磨损性能的影响；在表面粗糙度实验中，通过控制其他超声加工参数一定，分别改变加工遍数和背吃刀量参数，对试样表面进行超声滚压光整加工处理，利用SV-3100H4台式表面粗糙度轮廓仪对加工处理后的各试样进行表面粗糙度的表征，得到不同超声加工参数加工处理下的各试样表面粗糙度，然后对实验结果和数据进行处理分析，揭示超声滚压光整加工工艺参数加工遍数和背吃刀量分别对材料表面粗糙度的影响。

对实验结果和数据进行对比分析，可以得出：经超声滚压光整加工的零件表面更为光滑平整，接触挤压时，其有效接触面积较大，减小了接触点的法向应力，减缓了摩擦磨损的进程，故而提高了零件表面的耐摩擦磨损性能。一定条件下适当增加加工遍数可以使加工头与工件表面的接触更加均匀，有效地降低工件的表面粗糙度，而过度加工会对工件表面产生破坏，影响工件的表面粗糙度；在其他加工参数一定时，相对较小的背吃刀量更利于降低工件的表面粗糙度，过大的背吃刀量会使加工表面出现积削瘤并引起加工试样的振动，导致加工过程变得不稳定，而过小的背吃刀量不能有效处理工件表面的微观形貌，达不到降低表面粗糙度的加工效果。

关键词  超声滚压光整加工；摩擦磨损；粗糙度；加工参数

目录

摘要

Abstract

1 绪论-1

1.1课题的背景和意义-1

1.2材料表面光整加工-2

1.2.1 表面粗糙度-2

1.2.2光整加工的定义-3

1.2.3光整加工的特点-3

1.2.4光整加工的一般方法-4

1.3超声波及超声强化技术-4

1.3.1超声波的原理-4

1.3.2超声波的特点-4

1.3.3超声波技术的应用-5

1.3.4超声强化技术的特点-5

1.3.5现有的几种超声表面强化技术-6

2超声波滚压光整加工设备及原理-7

2.1超声波滚压光整加工原理-7

2.2超声波滚压光整加工设备-7

2.2.1 CW6163E卧式车床-8

2.2.2豪克能控制系统HKUSM30-9

2.3超声波滚压光整加工的具体步骤-11

2.4本章小结-12

3检测设备及原理-13

3.1耐摩擦磨损性能分析方法及设备-13

3.1.1 M-2000型摩擦磨损试验机-13

3.1.2磨损量的测定方法-14

3.1.3摩擦系数的测定方法及原理-14

3.1.4摩擦磨损试验机的一般使用步骤-15

3.2表面粗糙度分析方法及设备-15

3.2.1 SV-3100H4台式表面粗糙度轮廓仪-15

3.2.2粗糙度的测定原理-16

3.2.3粗糙度的测定方法-17

3.2.4粗糙度测量仪的一般使用步骤-17

3.3本章小结-17

4超声滚压光整加工工艺实验设计与分析-18

4.1实验设计与分析方案-18

4.2超声波滚压光整加工对耐摩擦磨损性能的影响-19

4.2.1摩擦磨损-19

4.2.2耐摩擦磨损性能实验-20

4.3超声波滚压光整加工对表面粗糙度的影响-23

4.3.1加工遍数对表面粗糙度的影响-23

4.3.2背吃刀量对表面粗糙度的影响-24

4.4本章小结-25

总结与展望-27

致谢-29

参考文献-30