为了研究频率对磨削力的影响规律，在试验中考察了相同磨削参数下，施加不同频率超声振动磨削加工试件的磨削力值。

　　磨削纳米氧化锆陶瓷试验所测的磨削力、磨削力比的情况如图5及图6所示。

　　图5 超声频率对磨削力的影响

　　Fig. 5 Ultrasonic frequency effects on the grinding force

　　由图5可知，在相同磨削参数下，超声振动法向磨削力比普通磨削时显著降低(约为普通时65%—85%)，且随着施加超声频率的增大，这种趋势更加明显。而超声磨削切向力也小于普通磨削切向力。普通磨削试验中，当磨削深度时，磨削力呈线性增长，当时法向磨削力达到试验中的最大值，之后磨削力呈跳动分布，工件呈脆性磨削状态，用手触摸表面温度很高。而在施加频率为24.8khz超声振动时，磨削深度时，磨削力呈线性增长，当达到10时，法向磨削力达到试验中的最大值，之后磨削力下降。通过29.8khz超声磨削试验，可以得出时，磨削力呈线性增大，当时，磨削力达到最大值，之后出现脆性破坏，磨削力下降。通过试验得出随着施加超声振动频率的增大，临界磨削深度值增大。在磨削模式由塑性成形去除向脆性断裂去除转变时，法向与切向磨削力都呈下降趋势。

　　图6超声频率对磨削力比的影响

　　Fig.6 Ultrasonic frequency effects on the grinding force ratio

　　由图6可以看出，磨削力比随着施加超声频率的增大而减小。施加频率增大时，磨削力比减小趋势更明显。在出现延性—脆性磨削转变时，磨削力比减小，之后呈稳定缓慢增大趋势。

　　3.4超声波发生器功率对磨削力的影响

　　以往的超声磨削试验仅限于考察不同磨削深度、砂轮粒度、砂轮线速度及工作台进给速度等参数下磨削力的情况，而对不同功率的超声波对磨削力的影响规律则罕有研究。超声磨削优于普通磨削是因为引入超声波振动，磨削过程与普通磨削不同，所以应该着力研究超声波本身参数改变而导致的磨削力等的改变。以上试验已经考察了不同频率下的磨削力变化情况，为了研究功率对磨削力的影响规律，在试验中考察了相同磨削参数下，施加不同功率超声振动磨削加工试件的磨削力值。

　　通过试验得出相同磨削深度时，超声波频率时，不同功率下超声磨削纳米氧化锆陶瓷试件法向磨削力Fn及切向磨削力Ft值。试验结果如图7所示。

　　(，)

　　图7 超声功率对磨削力的影响

　　Fig. 7 the effects of Ultrasonic Power on grinding force

　　由图7可知，随着功率增大，法向及切向磨削力均减小。由前面推导的单颗磨粒受力模型可知，超声振动功率增大时，工件加速度增大，振幅增大对应的超声振动内应力也增大，发生碰撞时很小，从而使得工件很快发生疲劳破坏，增大的脉冲力可能引起纳米氧化锆陶瓷晶界结合力减弱，这就将引起磨削力减小。

　　4.结论

　　(1)在二维超声振动的影响下,磨削力大大减小,仅为普通磨削力的1/10-1/3。

　　(2)相同参数下，超声磨削临界磨削深度大约是普通时的2倍;即超声磨削有更大的塑性磨削区域。根据实验分析可知,纳米氧化锆陶瓷二维超声磨削的塑性域是磨削深度小于5μm,而普通磨削的塑性域是磨削深度小于2μm。随着频率的增大，磨削力及临界切深的变化趋势都更加明显。

　　(3)考察了磨削深度、超声频率对磨削力的影响规律，发现同样的切削深度下，超声磨削力约为普通磨削力的60%—80%，当磨削深度增加时，两者磨削力都增大.

　　(4)通过试验还考察了超声波功率对磨削力的影响规律：磨削力随着功率的增大而减小。

　　参考文献

　　[1] 李伯民，赵波. 现代磨削技术[M]. 北京：机械工业出版社，2003.

　　[2] 赵明利，赵波.基于新型二维超声磨削方式的工装设计及其振动特性实验[J] 机械制造，2007.6.45

　　[3] 向道辉. 纳米氧化锆陶瓷的超声磨削机理研究[D].硕士学位论文，焦作：河南理工大学，2004.

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