發(fā)布時(shí)間：2018-05-13 00:21

  本文選題：硬脆材料 + 超聲加工　； 參考：《浙江大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：硬脆材料作為眾多具有優(yōu)異性能的先進(jìn)材料中的一種,具有高強(qiáng)度、高硬度、高耐磨、抗腐蝕、隔熱及化學(xué)穩(wěn)定性好等特點(diǎn),但同時(shí)也給加工帶來(lái)了更多的困難。超聲加工是少數(shù)幾種能夠?qū)^大多數(shù)硬脆材料實(shí)施超精密加工的手段。本文針對(duì)硬脆材料的超聲加工工藝問(wèn)題,完成了夾心式壓電換能器及一體式變幅桿的理論設(shè)計(jì),制作了超聲加工單元和工具,建立了超聲加工實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),并以氧化鋯陶瓷為例,研究了不同加工參數(shù)對(duì)工具磨損和加工質(zhì)量的影響,并總結(jié)了變化規(guī)律。第一章首先介紹了應(yīng)用于多領(lǐng)域關(guān)鍵場(chǎng)合的特殊零件對(duì)硬脆材料的現(xiàn)實(shí)需求,進(jìn)而介紹了目前常用的幾種硬脆材料加工方式,并分析了各加工方式的優(yōu)劣性,指出采用固著磨粒的旋轉(zhuǎn)超聲加工幾乎適用于任何硬脆材料。接著,從超聲加工技術(shù)和系統(tǒng)兩個(gè)方面介紹了國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究現(xiàn)狀。最后,總結(jié)了當(dāng)前研究中存在的薄弱環(huán)節(jié),指明了論文的研究意義,并提出了論文的主要研究?jī)?nèi)容。第二章分析了旋轉(zhuǎn)超聲加工的基本原理和磨粒的運(yùn)動(dòng)軌跡,進(jìn)而分析了其材料去除機(jī)制,對(duì)陶瓷材料旋轉(zhuǎn)超聲鉆削進(jìn)行了有限元仿真,定性得出了進(jìn)給速度對(duì)加工結(jié)果的影響。第三章介紹了壓電材料特性和變幅桿性能參數(shù)對(duì)超聲加工單元的影響。在完成硬脆材料超聲加工常用振動(dòng)頻率和幅度相關(guān)調(diào)研的基礎(chǔ)上,確定了超聲加工單元的主要性能參數(shù),.設(shè)計(jì)了夾心式壓電換能器和一體式變幅桿,制作了超聲加工單元,并對(duì)超聲加工單元的組成作了描述。第四章設(shè)計(jì)并制作了超聲加工工具,建立了超聲加工實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),介紹了超聲加工實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的各個(gè)組成部分及其功能,詳細(xì)描述了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)操作流程。并在實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上建立了超聲加工工具振幅測(cè)量系統(tǒng)。第五章研究了工具外露長(zhǎng)度、諧振電流與振幅之間的關(guān)系,總結(jié)了變化規(guī)律。還研究了氧化鋯陶瓷旋轉(zhuǎn)超聲鉆削中金剛石粒度、振動(dòng)幅度、主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度對(duì)工具磨損和加工質(zhì)量的影響,分析了內(nèi)在原因,總結(jié)了變化規(guī)律。第六章總結(jié)了論文的主要研究工作,指出了研究中存在的不足,提出了對(duì)進(jìn)一步研究的相關(guān)設(shè)想和展望。
[Abstract]:As one of many advanced materials with excellent properties, hard brittle materials have the characteristics of high strength, high hardness, high wear resistance, corrosion resistance, heat insulation and chemical stability, but at the same time, it also brings more difficulties to processing. Ultrasonic machining is one of the few methods for ultra-precision machining of most hard and brittle materials. In this paper, the theoretical design of the sandwich piezoelectric transducer and the integral variable amplitude bar is completed, the ultrasonic machining unit and tools are made, the experimental system of ultrasonic machining is established, and the zirconia ceramics is taken as an example. The effects of different machining parameters on tool wear and machining quality were studied, and the variation rules were summarized. In the first chapter, the practical requirements of the special parts used in many fields are introduced, and then several common processing methods are introduced, and the advantages and disadvantages of each processing method are analyzed. It is pointed out that rotary ultrasonic machining with fixed abrasive particles is suitable for almost any hard and brittle material. Then, the research status of ultrasonic machining technology and system at home and abroad is introduced. Finally, the weak links in the current research are summarized, the significance of the paper is pointed out, and the main research contents are put forward. In the second chapter, the basic principle of rotary ultrasonic machining and the movement track of abrasive particles are analyzed, and then the material removal mechanism is analyzed. The finite element simulation of rotary ultrasonic drilling of ceramic materials is carried out, and the influence of feed speed on machining results is obtained qualitatively. In chapter 3, the influence of piezoelectric material characteristics and amplitude change bar performance parameters on ultrasonic machining unit is introduced. Based on the investigation of vibration frequency and amplitude in ultrasonic machining of hard and brittle materials, the main performance parameters of ultrasonic machining unit are determined. A sandwich piezoelectric transducer and an integrated amplitude lever are designed. The ultrasonic machining unit is made and the composition of the ultrasonic machining unit is described. In chapter 4, the ultrasonic machining tools are designed and manufactured, and the ultrasonic machining experimental system is established. The components and functions of the ultrasonic machining experimental system are introduced, and the operation flow of the experimental system is described in detail. Based on the experimental system, the amplitude measurement system of ultrasonic machining tools is established. In chapter 5, the relationship among tool exposure length, resonant current and amplitude is studied, and the law of variation is summarized. The effects of diamond particle size, vibration amplitude, spindle speed and feed speed on tool wear and machining quality in Zirconia ceramic rotary ultrasonic drilling were also studied. The sixth chapter summarizes the main research work, points out the shortcomings of the research, and puts forward the related ideas and prospects for further research.
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG663

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本文編號(hào)：1880823