本文選題：旋轉(zhuǎn)超聲磨削　切入點(diǎn)：磨削力　出處：《西南交通大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：鈦合金因耐高溫、比強(qiáng)度高、密度小、耐腐蝕等一系列優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于航空制造業(yè)中。由于鈦合金高溫化學(xué)活性大、導(dǎo)熱系數(shù)小,所以鈦合金在實(shí)際加工中易出現(xiàn)刀具磨損嚴(yán)重、加工表面質(zhì)量差等問題。旋轉(zhuǎn)超聲磨削加工是集金剛石刀具磨削加工與普通超聲振動(dòng)加工為一體的復(fù)合加工,具有磨削力較小、加工表面質(zhì)量較好的優(yōu)點(diǎn)。磨削力是表征磨削過程的重要參量之一,不僅影響磨削鈦合金加工表面質(zhì)量,對(duì)工具壽命亦有較大影響。旋轉(zhuǎn)超聲磨削過程中,若工具磨損量較小,將導(dǎo)致工具迅速鈍化,磨削過程產(chǎn)生的高溫將導(dǎo)致加工表面燒傷等問題,若工具磨損量較大,又會(huì)因頻繁更換工具而導(dǎo)致加工成本升高。為了提升鈦合金零件表面質(zhì)量和降低加工成本,開展旋轉(zhuǎn)超聲磨削鈦合金磨削力與工具磨損的研究顯示出重要的工程意義。本文將對(duì)鈦合金旋轉(zhuǎn)超聲磨削加工中磨削力與工具磨損展開研究,主要工作包含以下三個(gè)方面:(1)建立磨粒分布隨機(jī)、形狀隨機(jī)的多顆磨粒工具三維模型,使用該三維模型進(jìn)行旋轉(zhuǎn)超聲磨削鈦合金有限元仿真。對(duì)主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度、超聲振幅和超聲頻率等加工參數(shù)對(duì)鈦合金旋轉(zhuǎn)超聲磨削力的影響規(guī)律進(jìn)行預(yù)測(cè),并通過設(shè)計(jì)相同參數(shù)條件下的正交試驗(yàn)驗(yàn)證了有限元仿真模型的正確性。(2)基于量綱分析和正交試驗(yàn)相結(jié)合的方法建立了旋轉(zhuǎn)超聲磨削鈦合金工具磨損數(shù)學(xué)模型。使用該模型定量求解了旋轉(zhuǎn)超聲磨削鈦合金中工具磨損量與加工工藝參數(shù)和工具結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的非線性關(guān)系,并研究了加工參數(shù)與工具結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)工具磨損量的影響規(guī)律,最后采用方差分析檢驗(yàn)了所建立的數(shù)學(xué)模型的有效性和顯著性。(3)使用Fortran語言對(duì)DEFORM-3D進(jìn)行二次開發(fā),將不同磨損機(jī)理對(duì)應(yīng)的磨損計(jì)算模型編入DEFORM-3D子程序中,使用該磨損子程序?qū)Σ煌チ狭６认滦D(zhuǎn)超聲磨削鈦合金工具磨損量的影響規(guī)律進(jìn)行預(yù)測(cè),磨料粒徑較大的工具磨損量較大,與已建立的工具磨損數(shù)學(xué)模型所揭示的磨料粒度對(duì)工具磨損量的影響規(guī)律一致,說明新建立的工具磨損有限元模型具有較高的磨損預(yù)測(cè)精度。
[Abstract]:Titanium alloy is widely used in aviation manufacturing industry because of its advantages of high temperature resistance, high specific strength, low density and corrosion resistance.Due to its high chemical activity at high temperature and low thermal conductivity, titanium alloy is prone to serious tool wear and poor surface quality in practical machining.Rotary ultrasonic grinding is a combination of diamond tool grinding and ordinary ultrasonic vibration machining, which has the advantages of less grinding force and better surface quality.Grinding force is one of the important parameters to characterize the grinding process, which not only affects the surface quality of grinding titanium alloy, but also has a great effect on tool life.In the process of rotary ultrasonic grinding, if the tool wear is small, it will lead to the rapid passivation of the tool, and the high temperature produced in the grinding process will lead to the burn of the machined surface.Because of the frequent replacement of tools and lead to higher processing costs.In order to improve the surface quality of titanium alloy parts and reduce the machining cost, the research on grinding force and tool wear of titanium alloy by rotary ultrasonic grinding is of great engineering significance.In this paper, the grinding force and tool wear in rotary ultrasonic grinding of titanium alloy are studied. The main work includes the following three aspects: 1) establish a three-dimensional model of multi-particle tool with random distribution and random shape of abrasive particles.The three-dimensional model is used to simulate the rotary ultrasonic grinding of titanium alloy by finite element method.The influence of machining parameters such as spindle speed, feed speed, ultrasonic amplitude and ultrasonic frequency on the rotary ultrasonic grinding force of titanium alloy is predicted.The correctness of the finite element simulation model is verified by orthogonal test under the same parameters. (2) based on the method of dimension analysis and orthogonal test, a mathematical model of rotary ultrasonic grinding of titanium alloy tool wear is established.The nonlinear relationship between tool wear, machining process parameters and tool structure parameters in rotary ultrasonic grinding of titanium alloy is quantitatively solved by using this model, and the influence of machining parameters and tool structure parameters on tool wear is studied.The wear subroutine is used to predict the effect of rotary ultrasonic grinding on the wear of titanium alloy tools with different abrasive particle size.The effect of abrasive particle size on tool wear is consistent with the established mathematical model of tool wear, which shows that the new finite element model has high precision of tool wear prediction.
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TG663;TG580.6

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10 董Q，

本文編號(hào)：1711772