本文關(guān)鍵詞：超聲振動(dòng)輔助磨削納米復(fù)相陶瓷機(jī)理研究

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【摘要】：超聲振動(dòng)輔助磨削加工技術(shù)是加工納米復(fù)相陶瓷材料的一種重要加工方法之一,具有重要的理論意義及應(yīng)用前景。其中,由于磨粒切削軌跡的特殊性,超聲振動(dòng)輔助磨削在提高材料去除率、加工表面質(zhì)量與降低磨削力方面具有一定優(yōu)勢(shì)。本文對(duì)多頻率下軸向超聲輔助磨削加工技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)的理論和實(shí)驗(yàn)研究,包括:超聲振動(dòng)磨削加工的運(yùn)動(dòng)學(xué)特性、表面形成機(jī)理與磨削力特性。主要研究?jī)?nèi)容如下:根據(jù)波動(dòng)方程對(duì)聲學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算,利用ANSYS有限元法進(jìn)行優(yōu)化,使其滿足諧振頻率,然后通過(guò)試驗(yàn)測(cè)試聲學(xué)系統(tǒng)振動(dòng)特性。建立超聲振動(dòng)輔助磨削單顆磨粒的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程,并對(duì)不同頻率和振幅對(duì)切削軌跡、磨粒與工件相對(duì)速度及加速度進(jìn)行分析與仿真,仿真結(jié)果表明,振幅和頻率影響了切削軌跡的寬度和長(zhǎng)度且磨削軌跡為空間正弦曲線;振幅和頻率越大,對(duì)相對(duì)速度和加速度的大小方向影響很大;在此基礎(chǔ)上通過(guò)試驗(yàn)研究了不同頻率的磨削表面,結(jié)果35kHz的超聲振動(dòng)輔助磨削表面粗糙度值低,質(zhì)量較好。通過(guò)引入單位磨削力和平均截面面積得到超聲振動(dòng)磨削的切削變形力模型;根據(jù)磨削能力參數(shù)geC,給出摩擦系數(shù)模型;進(jìn)而對(duì)不同頻率下的磨削力進(jìn)行試驗(yàn)研究。結(jié)果表明:工件施加超聲振動(dòng)磨削系數(shù)降低,35kHz下的超聲振動(dòng)摩擦系數(shù)降低的最明顯;法向磨削力隨磨削深度的增加呈上升趨勢(shì),隨頻率的增加呈下降趨勢(shì);三種頻率下均使切削變形力降低率減小,相比而言,35kHz下切削變形率降低最明顯。為了進(jìn)一步研究超聲振動(dòng)對(duì)磨削表面的機(jī)理,通過(guò)建立二維超聲振動(dòng)磨削單顆磨粒的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程,并進(jìn)行仿真,結(jié)果表明:二維超聲振動(dòng)對(duì)磨粒產(chǎn)生更大的瞬時(shí)速度和加速度,增強(qiáng)超聲振動(dòng)軟化作用,磨削力降低,延長(zhǎng)砂輪壽命。
【關(guān)鍵詞】：超聲振動(dòng) 運(yùn)動(dòng)學(xué) 表面形成機(jī)理 磨削力
【學(xué)位授予單位】：河南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ174.6
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1 緒論11-19
• 1.1 研究背景和意義11-12
• 1.2 超聲振動(dòng)輔助磨削加工技術(shù)的研究現(xiàn)狀12-16
• 1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀14-15
• 1.2.3 發(fā)展動(dòng)態(tài)15-16
• 1.3 納米復(fù)相陶瓷材料的簡(jiǎn)介16-17
• 1.3.1 ZTA納米陶瓷材料微觀結(jié)構(gòu)特征16
• 1.3.2 ZTA納米復(fù)相陶瓷的力學(xué)特性16-17
• 1.3.3 陶瓷力學(xué)性能的影響因素17
• 1.4 本文研究的主要內(nèi)容17-19
• 2 超聲振動(dòng)磨削聲學(xué)系統(tǒng)的建立19-31
• 2.1 超聲振動(dòng)磨削聲學(xué)裝置的整體結(jié)構(gòu)19-20
• 2.2 超聲變幅桿的優(yōu)化設(shè)計(jì)20-29
• 2.2.1 超聲變幅桿材料的選則21
• 2.2.2 變幅桿的理論設(shè)計(jì)計(jì)算21-22
• 2.2.3 基于ANSYS軟件分析帶工具頭的變幅桿22-27
• 2.2.4 聲學(xué)系統(tǒng)的振動(dòng)試驗(yàn)27-29
• 2.3 本章小結(jié)29-31
• 3 超聲振動(dòng)輔助磨削運(yùn)動(dòng)學(xué)分析31-47
• 3.1 超聲振動(dòng)磨削單顆磨粒的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析31-38
• 3.1.1 一維超聲振動(dòng)磨削單顆磨粒的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程31-33
• 3.1.2 單顆磨�；￠L(zhǎng)的分析與計(jì)算33-35
• 3.1.3 超聲振動(dòng)頻率和振幅對(duì)單顆磨粒的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度和加速度的影響35-38
• 3.2 二維超聲振動(dòng)磨削陶瓷的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析與仿真38-45
• 3.2.1 二維超聲振動(dòng)輔助磨削加工的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析38-41
• 3.2.2 二維超聲振動(dòng)磨削單顆磨粒運(yùn)動(dòng)軌跡仿真41-42
• 3.2.3 二維超聲振動(dòng)頻率和振幅對(duì)單顆磨粒的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度影響42-44
• 3.2.4 二維超聲振動(dòng)頻率和振幅對(duì)單顆磨粒的加速度影響44-45
• 3.3 本章小結(jié)45-47
• 4 軸向超聲振動(dòng)輔助磨削力的研究47-59
• 4.1 建立磨削力的數(shù)學(xué)模型47-48
• 4.2 磨削摩擦力48-54
• 4.2.1 摩擦系數(shù)的數(shù)學(xué)模型48-49
• 4.2.2 磨削摩擦系數(shù)的測(cè)定試驗(yàn)49-50
• 4.2.3 不同頻率的軸向超聲磨削摩擦系數(shù)50-53
• 4.2.4 試驗(yàn)結(jié)果分析53-54
• 4.3 切削變形力的建立與試驗(yàn)54-57
• 4.3.1 切削變形力的理論模型54-56
• 4.3.2 切削變形力實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析56-57
• 4.4 本章小結(jié)57-59
• 5 軸向超聲振動(dòng)輔助磨削表面形成機(jī)理分析59-65
• 5.1 引言59
• 5.2 超聲振動(dòng)輔助磨削試驗(yàn)分析59-63
• 5.2.1 磨削試驗(yàn)條件59
• 5.2.2 多超聲振動(dòng)頻率下工件表面質(zhì)量分析59-61
• 5.2.3 超聲振動(dòng)頻率對(duì)加工表面粗糙度的影響61-63
• 5.3 本章小結(jié)63-65
• 6 總結(jié)與展望65-67
• 6.1 總結(jié)65
• 6.2 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)65
• 6.3 展望65-67
• 參考文獻(xiàn)67-71
• 作者簡(jiǎn)介71-73
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集73

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