超硬材料因?yàn)槠渚哂袃?yōu)異的物理化學(xué)性能,在信息、采礦、航空、等領(lǐng)域取得了廣泛的應(yīng)用,但是由于其加工較為困難,長(zhǎng)期困擾著生產(chǎn),迫切需要解決硬脆材料的高效加工問(wèn)題。針對(duì)這一問(wèn)題,本文提出了一種用于超硬材料加工的新方法——多線(xiàn)磨削。多線(xiàn)磨削即是將一股固結(jié)磨料的金剛石線(xiàn)在空間組合排布形成線(xiàn)帶,在輔助機(jī)構(gòu)支承下或自身張力的作用下使線(xiàn)帶與被加工件發(fā)生接觸和相對(duì)運(yùn)動(dòng),可實(shí)現(xiàn)連續(xù)磨削的一種加工方式。該方法增加了硬脆材料加工的手段,為超硬材料加工提供了新理論和新思路。多線(xiàn)磨削具有散熱性好,磨屑不易堵塞刀具、加工效率高、成本低等優(yōu)勢(shì),應(yīng)用前景廣闊。全文主要研究?jī)?nèi)容如下:結(jié)合多線(xiàn)切割和磨削加工研究現(xiàn)狀,設(shè)計(jì)完成了多線(xiàn)磨削裝置的主要構(gòu)型,包括磨削系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、壓磨輪、床身等。研究了加工機(jī)理,制定了絲線(xiàn)的排線(xiàn)方案和加工工藝過(guò)程。并利用ISIGHT集成Creo和ANSYS對(duì)壓磨輪幾何尺寸進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化,最終確定了裝置的關(guān)鍵參數(shù)。在砂輪磨削、超硬材料建模等理論基礎(chǔ)上,以工程陶瓷這一典型超硬材料為例,推導(dǎo)了多線(xiàn)磨削加工的磨削力模型。首先總結(jié)了硬脆材料的加工特點(diǎn),根據(jù)磨深和臨界厚度的關(guān)系分別建立載荷公式。介紹了了幾種基本參數(shù)建模方法及理論公式,最終得到金剛石線(xiàn)磨削力模型。將金剛石磨粒進(jìn)行簡(jiǎn)化,基于虛擬格子法建立了多磨粒位姿隨機(jī)分布的微段金剛石線(xiàn)模型。基于DEFORM-3D仿真分析軟件進(jìn)行有限元仿真實(shí)驗(yàn),研究多線(xiàn)磨削加工走絲速度、磨削深度、金剛石線(xiàn)直徑(對(duì)應(yīng)不同粒徑金剛石顆粒)、橫向擺動(dòng)速度等對(duì)磨削力及磨削力比的影響規(guī)律。針對(duì)多線(xiàn)磨削機(jī)床中的驅(qū)動(dòng)裝置和排線(xiàn)裝置設(shè)計(jì)了控制系統(tǒng),對(duì)差動(dòng)式張力傳感器、張緊機(jī)構(gòu)、自動(dòng)排線(xiàn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行選型和構(gòu)型設(shè)計(jì)。多線(xiàn)磨削可用于加工平面、臺(tái)階軸、簡(jiǎn)單曲面等,實(shí)現(xiàn)超寬重載加工,為超硬材料加工提供了新思路和新方法,具有廣闊的應(yīng)用前景。
【學(xué)位單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：TQ174.75
【部分圖文】：

超聲加工原理如圖1-1 所示，是令給工具頭施加高頻振動(dòng)，同時(shí)在工具頭的振動(dòng)方向施加一個(gè)壓力，端頭振動(dòng)帶動(dòng)液體中懸浮顆粒撞擊工件進(jìn)行加工。越是硬脆材料，受到磨粒連續(xù)撞擊時(shí)產(chǎn)生的破壞就越大[10]。因此，對(duì)于電火花加工等無(wú)法加工的陶瓷、石英晶體、玻璃、半導(dǎo)體等很適合采用超聲波加工。同時(shí)超聲波加工精度較高，加工表面無(wú)組織改變，也不會(huì)有燒傷。此外，在傳統(tǒng)的砂輪磨削、車(chē)削、電火花加工中沿著一定方向加入超聲頻率振動(dòng)，常常能降低表面粗糙度，減少刀具損耗。但是超聲加工范圍小，效率低，多用于鉆孔、銑孔，難以大規(guī)模應(yīng)用[11]。圖 1-2 電火花加工原理圖Figure 1-2 Schematic diagram of EDM電火花加工 (EDM)[12]原理如圖 1-2 所示，是將金屬絲和工件放到絕緣的工作液中，分別接直流脈沖電源的正負(fù)極。兩者之間依靠空氣薄膜絕緣，在電壓作用下薄膜被擊穿產(chǎn)生放電效應(yīng)，通過(guò)懸浮于工作液中高能等離子的刻蝕作用氣化

圖 1-2 電火花加工原理圖Figure 1-2 Schematic diagram of EDM電火花加工 (EDM)[12]原理如圖 1-2 所示，是將金屬絲和工件放到絕緣的工作液中，分別接直流脈沖電源的正負(fù)極。兩者之間依靠空氣薄膜絕緣，在電壓作

圖 1-3 多線(xiàn)切割機(jī)及原理圖Figure 1-3 The multi-wire cutting machine本文設(shè)計(jì)的多線(xiàn)磨削機(jī)床借鑒了部分多線(xiàn)切割機(jī)的研究現(xiàn)狀。多線(xiàn)切割現(xiàn)被大規(guī)模應(yīng)用在半導(dǎo)體加工等領(lǐng)域，其原理是[15]：將人造金剛石磨粒固結(jié)在金屬絲

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 張疊;黃云;;ZrO_2工程陶瓷砂帶磨削實(shí)驗(yàn)及工藝研究[J];機(jī)械科學(xué)與技術(shù);2015年12期

2 唐營(yíng);楊樂(lè)樂(lè);王前進(jìn);楊曉軍;;金剛石電沉積絞合線(xiàn)鋸的開(kāi)發(fā)研究[J];中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品;2015年12期

3 王望龍;王龍;田欣利;唐修檢;張保國(guó);;工程陶瓷特種加工技術(shù)的研究現(xiàn)狀與進(jìn)展[J];機(jī)床與液壓;2015年07期

4 岳偉棟;劉志東;;固結(jié)磨料金剛石線(xiàn)切割技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展[J];金剛石與磨料磨具工程;2014年06期

5 馬廉潔;李琛;曹小兵;鞏亞?wèn)|;;基于GA和DEFORM的陶瓷材料切削力數(shù)值模擬[J];東北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2014年12期

6 張祥雷;姚斌;馮偉;沈志煌;;基于多顆磨粒隨機(jī)分布的虛擬砂輪建模及磨削力預(yù)測(cè)[J];航空學(xué)報(bào);2014年12期

7 田欣利;王龍;王望龍;張保國(guó);王朋曉;;激光技術(shù)在陶瓷材料加工的應(yīng)用[J];工具技術(shù);2013年11期

8 吳旭;張為強(qiáng);孟凡輝;;多線(xiàn)切割機(jī)排線(xiàn)方法研究[J];電子工業(yè)專(zhuān)用設(shè)備;2010年12期

9 郝瑞朝;蔡玉強(qiáng);張帆;;基于ANSYS的捆絲有限元分析[J];河北理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2009年03期

10 張義兵;戴瑜興;袁巨龍;熊萬(wàn)里;;多線(xiàn)切割機(jī)線(xiàn)張力控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2009年05期

本文編號(hào)：2815425