本文關(guān)鍵詞：超聲振動(dòng)輔助磨削低膨脹玻璃技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 超聲振動(dòng)輔助磨削 傳統(tǒng)磨削 表面粗糙度 亞表層損傷 力分析 聲發(fā)射

【摘要】：玻璃材料在目前和今后的創(chuàng)新應(yīng)用中被廣泛需求。然而,加工符合結(jié)構(gòu)和表面要求的玻璃卻面臨諸多困難。硬脆本性使它們很難用傳統(tǒng)方法來實(shí)現(xiàn)精密加工,即不產(chǎn)生破碎和明顯的亞表層影響。因此,高昂的材料加工成本限制了它們的廣泛應(yīng)用。在本研究中,提出了利用混合加工工藝(超聲振動(dòng)輔助磨削)來解決目前玻璃加工難題的方法。為了評(píng)價(jià)這種混合磨削工藝,必須將它與目前常用的傳統(tǒng)磨削工藝進(jìn)行對(duì)比。超聲振動(dòng)輔助磨削將超聲振動(dòng)與材料去除機(jī)理結(jié)合起來,通過在本加工工藝中施加一個(gè)軸向超聲振動(dòng),可以降低磨削溫度并減少砂輪磨損,同時(shí)獲得傳統(tǒng)磨削無法達(dá)到的高表面質(zhì)量。在本研究中檢驗(yàn)了該假設(shè)。本研究旨在介紹超聲振動(dòng)輔助磨削低膨脹光學(xué)玻璃的新知識(shí)。低膨脹玻璃主要應(yīng)用于航天領(lǐng)域,例如哈勃望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)玻璃鏡片,這主要是由于它優(yōu)良的材料性能,本文中將會(huì)對(duì)其進(jìn)一步分析。這種玻璃也在半導(dǎo)體工業(yè)上有著廣泛的應(yīng)用。近些年來,多種加工工藝被用于玻璃加工,然而,絕大多數(shù)非常耗時(shí),例如拋光。該方法可以實(shí)現(xiàn)所需的無內(nèi)部損傷的表面,然而耗時(shí)長的因素使得加工成本高昂,因此無法滿足快速精密加工的需求。本文簡要綜述了本領(lǐng)域目前的研究現(xiàn)狀。使用DEFORMTM軟件嘗試仿真了整個(gè)實(shí)驗(yàn),建立了已有的模型,但由于時(shí)間關(guān)系未能得到仿真結(jié)果。通過磨削實(shí)驗(yàn)來對(duì)比傳統(tǒng)磨削工藝和超聲振動(dòng)輔助磨削工藝。采用了安裝在平面磨床上的高速空氣電主軸(磨軸)來進(jìn)行這兩項(xiàng)工藝實(shí)驗(yàn)。當(dāng)進(jìn)行超聲振動(dòng)輔助磨削實(shí)驗(yàn)時(shí),利用磨軸內(nèi)的壓電式換能器來輸出所需的振動(dòng)。對(duì)于兩項(xiàng)工藝實(shí)驗(yàn),都分析了表面粗糙度、亞表層損傷、磨削力信號(hào)、聲發(fā)射信號(hào)和砂輪磨損。討論并給出了研究結(jié)論:相對(duì)于傳統(tǒng)超精密磨削工藝而言,超聲振動(dòng)輔助磨削工藝獲得了更好的表面精度、更低的亞表層損傷并降低了45%的磨削力,這是由于超聲振動(dòng)磨削時(shí)砂輪與工件的周期性分離。聲發(fā)射信號(hào)分析表明它與材料去除率存在正比例關(guān)系,而超聲振動(dòng)輔助磨削工藝得到了更高的材料去除率。
【關(guān)鍵詞】：超聲振動(dòng)輔助磨削 傳統(tǒng)磨削 表面粗糙度 亞表層損傷 力分析 聲發(fā)射
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ171.684
【目錄】：

• Abstract4-6
• 摘要6-12
• Chapter 1 Introduction and Literature review12-22
• 1.1 Research background12-13
• 1.2 Motivation, objectives and significance of research13-15
• 1.2.1 Motivation13
• 1.2.2 Objectives13-14
• 1.2.3 Significance of research14-15
• 1.3 Research Approaches15
• 1.4 Outline of dissertation15-16
• 1.5 General Review of Ultrasonic Machining16-18
• 1.6 Workpiece material: Ultra-Low Expansion (ULE) glass18-21
• 1.6.1 Making ULE glass19
• 1.6.2 Properties of ULE19-20
• 1.6.3 Chemical attack20-21
• 1.7 Summary21-22
• Chapter 2 Grinding principle22-30
• 2.1 Ductile regime machining23-28
• 2.1.1 Mechanism23-25
• 2.1.2 Critical cutting parameters for Ductile Regime Machining25-27
• 2.1.3 Ductile Regime Machining with Ultrasonic Vibrations27-28
• 2.2 Principle and kinematics of ultrasonic assisted grinding28-29
• 2.3 Summary29-30
• Chapter 3 Experimental Setup and Design of experiment30-52
• 3.1 Experiment performance parameters30-37
• 3.1.1 Wear of the Grinding wheel30-31
• 3.1.2 Subsurface Damage31-33
• 3.1.3 Surface roughness33-35
• 3.1.4 Material removal rate35
• 3.1.5 Grinding forces35-36
• 3.1.6 Acoustic emissions36-37
• 3.2 The experiment setup37-41
• 3.2.1 Grinding wheels40-41
• 3.3 Preliminary trials41-44
• 3.4 FE Simulation of UAVG44-46
• 3.5 Design of Experiment46-47
• 3.5.1 Taguchi design46-47
• 3.6 Equipment used for measurement and analysis47-52
• 3.6.1 Form Talysurf PGI 1240 (Taylor Hobson Ltd)47-48
• 3.6.2 Ultrasonic power supply48-49
• 3.6.3 Laser displacement sensor49-50
• 3.6.4 Scanning Electron Microscope (SEM)50
• 3.6.5 Grinding wheel dressing50-52
• Chapter 4 Results analysis, Discussion and Conclusion52-79
• 4.1 Surface Roughness52-61
• 4.2 Subsurface damage analysis61-63
• 4.3 Acoustic Emission (AE) analysis63-71
• 4.4 Grinding Force analysis71-79
• Conclusions and recommendations for future work79-80
• References80-85
• Acknowledgements85

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