郭　策， 祝锡晶， 王建青， 刘国东

(中北大学 机械与动力工程学院，太原　030051)

超声珩磨作用下单双空化泡振动系统动力学对比分析

郭策， 祝锡晶， 王建青， 刘国东

(中北大学 机械与动力工程学院，太原030051)

针对超声珩磨加工过程中空化泡的振动预测及现有理论模型的局限性，将空化泡泡内气体的膨胀视为等温过程，压缩视为绝热过程，修正了超声珩磨下单、双空化泡的动力学模型。利用四阶龙格库塔方法分别对超声珩磨和超声两种条件下单、双空化泡的振动特性进行了数值计算，并讨论了声压幅值、超声频率、磨削液静压力及泡内含气量对单、双空化泡振动的影响。结果发现，超声珩磨要比超声作用下单、双空化泡的膨胀幅值更低、溃灭时间更短、泡壁溃灭速度更小；声压幅值和磨削液静压力都存在某一临界值，可用于区分磨削液单、双空化泡的应用范围；通过铝箔腐蚀法观察到磨削液单个空蚀坑体积要大于两相邻的空蚀坑，间接验证了理论模型的合理性。

超声振动；珩磨；空化；气泡；动力学

超声珩磨是功率超声在精密及超精密磨削领域的重要应用之一，主要适用于硬脆性、难加工材料的精密、高效加工过程中[1-3]。超声珩磨工作时，由于超声波的引入磨削液会发生空化效应，产生大量的空化泡。空化泡溃灭的瞬间气泡壁面急剧非线性变化，会释放高速的微射流并伴有强烈的冲击波[4-5]，从而对周围的磨削液产生很大的冲击作用，尤其是对于珩磨环境的净化、珩磨精度的提高具有不可替代的辅助作用。……