轴盘类件超声自动探伤机数字样机设计.docx

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轴盘类件超声自动探伤机数字样机设计

摘要

该设计是设计一超声轴盘类件钻床，利用超声震动加工轴盘类件。

振动切削与普通切削相比，在降低切削力和切削热方面有明显的效果，尤其在难加工材料的加工和精密加工中，振动切削具有普通切削无法比拟的工艺效果。

因此，作为精密机械加工和难加工材料加工的一种新技术，振动切削已经逐步渗透到多种机械加工领域，振动钻削就是比较成功的应用实例。

振动钻削，即在钻头（或工件）正常工作进给的同时，对钻头（或工件）施加某种有规律的振动，使钻头在振动中切削，形成脉冲式的切削力波形，使切削用量按某种规律变化，以达到改善切削效能的目的。

根据实际加工的需要，适当选择振动参数（频率v，振幅A以及频率v与工件转速n的比例关系），可以控制切屑的大小和形状，得到满意的切屑，避免切屑堵塞。

可提高生产效率几倍到十几倍，提高加工精度1—2级，且加工表面质量也有较大改善。

超声振动轴盘类件加工钻床是利用超声振动系统对钻头施加振动，使钻头在振动中切削，使切削用两按规律变化，从而达到改善切削效能的目的。

关键词：

超声振动，轴盘类件加工，枪钻车床。

Abstract

Thisdesignisdesignsasupersonicdeepholedrillingmachine,theusesupersonicvibrationprocessesthedeephole.Thevibrationcuttingandtheordinarycuttingcompares,inreducesthecuttingforceandcutsthehotaspecttohavethetangibleeffect,difficulttobeprocessingthematerialespeciallyintheprocessingandthepreciseprocessing,thevibrationcuttinghasthecrafteffectwhichtheordinarycuttingisunabletocompare.Therefore,tooktheprecisionmachineryprocessinganddifficulttoprocessthematerialprocessingonekindofnewtechnology,thevibrationcuttingalreadygraduallyseepstomanykindsofmachine-finishingdomain,thevibrationdrillstruncatescomparesthesuccessfulapplicationexample.

Thevibrationdrillstruncates,namelywhilethedrillbit（orworkpiece）normalworktofeed,（orworkpiece）exertssomekindoforderlyvibrationtothedrillbit,causesthedrillbittocutinthevibration,formsthepulse-likecuttingforceprofile,causesthecuttingspecificationsaccordingtosomekindofrulechange,achievestheimprovementcuttingpotencythegoal。

Accordingtotheactualprocessingneed,choosesthevibrationparametersuitably（frequencyv,oscillationamplitudeAaswellasfrequencyvwiththeworkpiecerotationalspeednproportionalrelationship）,maycontrolthescrapthesizeandtheshape,obtainssatisfactionscrap,avoidsthescrapjamming.Mayenhanceproductionefficiencyseveraltimestoseveraltimes,enhancestheprocessingprecision1-2level,alsotheprocessingsurfacequalityalsohasimprovesgreatly.

Theultrasonicvibrationdeepholeprocessingdrillingmachineistheuseultrasonicvibrationsystemtothedrillbitinflictionvibration,causesthedrillbittocutinthevibration,causesthecuttingwithtwoaccordingtotherulechange,thusachievestheimprovementcuttingpotencythegoal.

Keywords:

Theultrasonicvibration,thedeepholeprocessing,buttsthelathe.

1引言

随着现代科技快速发展，技术进步。

超声仪器数字化，探头品种类型增加，使得超声波检测工艺可以更加完善，检测技术更为成熟。

但众所周知：

超声波探伤中人为因素对检测结果影响甚大；工艺性强；故此对超声波检测人员的素质要求高。

检测人员不仅要具备熟练的超声波探伤技术，还应了解有关的焊接基本知识；如焊接接头形式、坡口形式、焊接方法和可能产生的缺陷方向、性质等。

针对不同的检测对象制定相应的探伤工艺，选用合适的探伤方法，从而获得正确的检测结果。

2研究内容

（1）系统功能

实现一定尺寸范围内各种轴、盘类金属零件自动超声检测的功能，重点实现各种型号小汽车变速箱各种规格齿轮、轴的毛坯和成品内部缺陷检测。

它可以发现齿轮和轴类毛坯中各种缺陷及缺陷的位置，按规范要求自动判别是否报废或返修，并予以显示。

除了装、卸料外和更换探头外，全部操作过程在计算机的控制下自动完成。

（2）被测工件的基本技术参数：

1>盘类零件：

外径<ф250mm，厚度<50mm.

2>轴类零件：

长度<400mm，直径ф20mm～ф50mm

（3）检测要求的运动方式及运动参数

1>运动方式：

工件旋转（C轴），探头沿工件的径向（X轴）和轴向进给（Z轴）扫描；

2>C轴和X轴、C轴和Z轴可以实现联动；

3>探头径向和轴向最大进给量：

盘类250mm×400mm和250mm×100mm

轴类250mm×400mm和100mm×450mm

4>主轴转速范围为：

5～60r/min；

5>进给速度：

0.5~10mm/r（这里的每转是指工件旋转一周的进给量）

3研究方案

3.1耦合剂：

在超声波直接接触法探伤中，探头和被检物之间不加入合适的耦合剂，探伤是无法完成的。

耦合剂可以是液体、半液体或粘体。

并应具备下列性能：

a.在实际检测中能提供可靠的声耦合；

b.使被检物表面与探头表面之间润湿，消除两者之间的空气；

c.使用方便；

d.不会很快地从表面流溢；

e.提供合适的润滑，使探头在被检物表面易于移动；

f.耦合剂应是均匀的，且不含有固体粒子或气泡；

g.避免污染，并且没有腐蚀、毒性或危害，不易燃；

h.在检测条件下，不易冻结或汽化；

i.检测后易于清除。

常用耦合剂有机油；糨糊；甘油；润滑脂（黄油）；水。

机油不利于清除，还给焊缝返修带来不利。

糨糊更有利于垂直、顶面探伤。

耦合剂的另一重要特性是其声阻抗值应介于探头晶片与被检材料声阻抗值之间（Z2=√Z1•Z3，薄层介质声阻抗为两侧介质阻抗几何平均值时，声强透射率等于1，超声全透射）。

操作者的技术对良好的耦合是重要因素，整个过程对探头施加均匀、固定压力，有助于排除空气泡和获得均匀的耦合层厚度。

3.2探伤面：

清除焊接飞溅、氧化皮、锈蚀、油漆、凹坑（用机械、化学方法均可）检测表面应平整，便于探头扫查移动。

表面粗糙度≯6.3μm。

一般应打磨。

a.检测区宽度——焊缝本身加上焊缝两侧各相当于母材厚度30%的一段区域（5~10mm）。

b.探头移动区宽度：

（P=2KT）

一次反射法检测，应大于或等于1.25P；

直射法检测，应大于或等于0.75P。

c.母材检测：

C级检测有要求（较重要工件或图纸有要求时）应进行母材检测。

仅作记录，不属于母材验收。

看其是否有影响斜探头检测结果的分层类缺陷。

母材检测要求：

①.2~5MHz直探头，晶片直径10~25mm；

②.检测灵敏度：

无缺陷处第二次底波调为屏幕满刻度的100%；

③.缺陷信号幅度超过20%时，应标记记录。

3.3探测方向选择

根据工件结构；坡口角度、形式；焊接中可能出现缺陷的方向性以及危害性缺陷。

选用主声束尽量与其垂直的入射方向。

B级检验：

a.纵向缺陷检测：

1.T=8~46mm时，单面双侧（一种K值探头，直射波和一次反射波法）检测；

2.T>46~120mm时，双面双侧（一种K值，直射波法）检测。

如受几何条件限制，也可在双面单侧或单面双侧采用两种K值探头检测。

3.T>120~400mm时，双面双侧（两种K值，直射波法）检测。

两探头折射角相差≮100。

b.横向缺陷检测：

①.在焊缝两侧，声束轴线与焊缝中心线夹角10~200作斜平行探测（正反两个方向）；

②.若焊缝磨平，可在焊缝及热影响区上作两个方向的扫查；

③.电渣焊易出现人字形横裂纹，可用K1探头以450夹角在焊缝两侧，作正反两个方向的斜平行扫查。

C级检验：

a.应将焊缝余高磨平；焊缝两侧的斜探头扫查区域之母材用直探头进行检测；

b.T=8~46mm时，单面双侧（两种K值，探头折射角相差≮100，其中一个为450；一次反射法）检测；

c.T>46~400mm时，双面双侧（两种K值，探头折射角相差≮100，一次反射波）检测；对于单侧坡口小于50的窄间隙焊缝，如有可能应增加对与坡口表面平行缺陷的有效检测方法（如串列扫查）；

d.应进行横向缺陷检测。

1.超声和轴盘类件加工技术的发展趋势

1.1超声振动加工技术发展趋势

超声波是指频率高于人耳听觉上限的声波。

一般来说，正常人听觉的频率上限在l6—20kHz之间，随年龄、健康状况等有所不同。

值得注意的是，人们习惯上常把以工程应用为目的，而不是以听觉为日的的某些对听卢的应用亦列人超卢技术的研究范围。

因此，在实际应用中，有些超声技术使用的频率可能在16kHz以下。

而超声波频率的上限是Hz，整个频率范围是相当宽广的，如图1—1所示

超声波是声波的一部分，因此它遵循声波传播的基本规律。

但超声波也有与可听声不同的一些突出特点。

例如，超声波由于频率可以很高，因而传播的方向件较强，同时超声设备的几何尺寸可以较小；超声波传播过程中，介质质点振动的加速度非常大；在液体介质中，

当超声波的强度达到一定值后便产生空化现象，等等。

正是这些特