【摘要】：隨著建筑裝潢業(yè)的快速發(fā)展,花崗巖、大理石等天然石材以其堅硬耐磨、色彩豐富以及光亮如鏡等獨特之處備受人們的喜愛,石材裝飾品的國內(nèi)產(chǎn)量和消耗量已多年居于世界首位,然而,由于花崗巖具有高強度、高硬度、高脆性、耐磨性能好等特征而被劃分為難加工材料。目前,主要通過金剛石刀具對花崗巖的銑削過程以實現(xiàn)高精度加工,金剛石刀具的銑削性能的優(yōu)劣將直接影響加工效率、產(chǎn)品質(zhì)量和成本,銑削性能的評價主要考慮刀具受到的銑削力,銑削過程實際上就是金剛石刀具表面上大量離散分布的金剛石顆粒與被加工材料相互作用,實現(xiàn)其材料去除的過程。因此,研究單顆粒和顆粒順次切削是認識復雜銑削過程的一種重要手段。本文以花崗巖銑削加工為研究對象,采用數(shù)值仿真技術與壓劃痕試驗,在微觀上從單顆粒切削與順次切削研究入手,分析了不同加工工藝參數(shù)對切削力、材料去除機理和表面加工質(zhì)量的影響,主要研究內(nèi)容有以下幾個方面:(1)通過查閱文獻資料,深入了解硬脆性材料微加工的研究現(xiàn)狀,整理有關石材材料力學特性、破碎機理以及不同斷裂形式下的理論力學模型,選取適合花崗巖銑削加工的理論力學模型,為深入研究銑削加工提供了可靠的理論依據(jù)。(2)運用ANSYS/LS-DYNA建立金剛石顆粒切削花崗巖的數(shù)值模型,采用單因素法分析顆粒切入形式、切入角度、切削速度、切削深度等參數(shù)對切削力的影響規(guī)律。通過選取顆粒切入角度、切削速度和切削深度,設計了三因素三水平正交表,通過數(shù)值模擬和極差分析,得出了三個因素對切削力的影響順序依次為切削深度、顆粒切入角度、切削速度;通過方差分析發(fā)現(xiàn),切削深度和顆粒切入角度對切削力有顯著影響;在低速范圍內(nèi),切削速度對切削力影響不大。(3)對不同種類的花崗巖試件進行壓劃痕試驗,對不同深度和進給速度下的切削力的變化情況進行分析,對比驗證數(shù)值模型的可靠程度。結(jié)合數(shù)值仿真可以深入研究銑削過程中花崗巖的脆塑性變形、去除機理、表面亞損傷程度以及殘余應力分布情況。本課題以金剛石顆粒對花崗巖的微觀切削入手,通過理論模型、數(shù)值仿真與壓劃痕試驗分析了不同的加工參數(shù)對切削力的影響規(guī)律,深入研究了銑削過程中花崗巖的去除機理、表面亞損傷度、殘余應力分布情況。為花崗巖銑削參數(shù)的優(yōu)化提供了一定的理論依據(jù),本研究對于硬脆性材料的加工具有普遍適用意義,具有重要的工程實用價值。
【學位授予單位】：沈陽建筑大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TU754.4
【圖文】：

圖１．２單金剛石顆粒切削巖石模型示意圖逡逑Ｆｉｇ．邋１．２邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｓｉｎｇｌｅ邋ｄｉａｍｏｎｄ邋ｐａｒｔｉｃｌｅ邋ｃｕｔｔｉｎｇ邋ｒｏｃｋ邋ｍｏｄｅｌ逡逑

圖２．３銑削加工示意圖逡逑Ｆｉｇ２．３邋Ｓｋｅｔｃｈ邋ｍａｐ邋ｏｆ邋ｍｉｌｌｉｎｇ邋ｐｒｏｃｅｓｓ逡逑

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 劉偉;鄧朝暉;萬林林;趙小雨;皮舟;;單顆金剛石磨粒切削氮化硅陶瓷仿真與試驗研究[J];機械工程學報;2015年21期

2 溫雪龍;鞏亞東;程軍;巴德純;;電鍍金剛石微磨具磨損機理分析與試驗研究[J];機械工程學報;2015年11期

3 溫雪龍;鞏亞東;程軍;巴德純;李寶朋;;鋁合金Al6061微尺度磨削力熱特性試驗分析[J];機械工程學報;2014年23期

4 張祥雷;姚斌;馮偉;沈志煌;;基于多顆磨粒隨機分布的虛擬砂輪建模及磨削力預測[J];航空學報;2014年12期

5 段念;王文珊;于怡青;黃輝;徐西鵬;;基于FEM與SPH耦合算法的單顆磨粒切削玻璃的動態(tài)過程仿真[J];中國機械工程;2013年20期

6 宿崇;許立;劉元偉;馬紀軍;;基于SPH法的CBN磨粒切削過程數(shù)值模擬[J];中國機械工程;2013年05期

7 林濱;張彥斌;陳善功;;基于非負矩陣分解算法的工程陶瓷磨削表面損傷檢測[J];光學精密工程;2012年11期

8 薛靜;夏毅敏;周易;吳彩庭;袁鵬飛;;盤形滾刀切削單因素對切削力影響的研究[J];現(xiàn)代制造工程;2012年09期

9 陳星明;劉彤;肖正學;;混凝土HJC模型抗侵徹參數(shù)敏感性數(shù)值模擬研究[J];高壓物理學報;2012年03期

10 言蘭;姜峰;融亦鳴;;基于數(shù)值仿真技術的單顆磨粒切削機理[J];機械工程學報;2012年11期

相關博士學位論文 前1條

1 李田軍;PDC鉆頭破碎巖石的力學分析與機理研究[D];中國地質(zhì)大學;2012年

相關碩士學位論文 前7條

1 鄭加強;截齒工作角度布置及水射流輔助截割頭破巖研究[D];中國礦業(yè)大學;2015年

2 敖建章;異形單牙輪鉆頭齒形設計及破巖效率分析[D];西南石油大學;2014年

3 何仁清;錐形PDC齒破巖過程的數(shù)值模擬研究[D];中國石油大學(華東);2014年

4 高瞻;月面采樣鉆具回轉(zhuǎn)沖擊作用研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2013年

5 高揚;基于ANSYS的圓鋸片切削過程三維仿真研究[D];河北工業(yè)大學;2013年

6 歐陽義平;巖石疏浚用刀齒的切削機理研究[D];上海交通大學;2013年

7 蔡紅亮;動能彈對混凝土靶侵徹規(guī)律研究[D];南京理工大學;2006年

本文編號：2720878