發(fā)布時(shí)間：2018-07-07 21:16

  本文選題：超聲振動(dòng) + 振動(dòng)切削��； 參考：《山東大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：降低摩擦損失的表面織構(gòu)化技術(shù)是公認(rèn)的極具價(jià)值的節(jié)能新技術(shù)�；谏锉砻娼Y(jié)構(gòu)形態(tài)或性能機(jī)理,機(jī)械學(xué)科與生物學(xué)科相互交叉,模擬生物表面形態(tài)與功能結(jié)構(gòu)是當(dāng)前表面結(jié)構(gòu)加工的一個(gè)重要的研究領(lǐng)域。近年來(lái),隨著航空航天、國(guó)防軍工等領(lǐng)域的飛速發(fā)展,對(duì)機(jī)械零部件表面性能的要求越來(lái)越高,傳統(tǒng)加工方式逐漸無(wú)法滿(mǎn)足產(chǎn)品對(duì)表面質(zhì)量和表面性能的要求�；谔囟ǖ募庸し绞�,在物體表面加工出具有不同功能、不同維數(shù)和不同尺度且規(guī)則排列的具有一定功能的表面形貌,是解決日益提高的表面性能要求的有效途徑�；谏锉砻嫘蚊埠捅砻婀δ艿鸟詈闲院徒徊嫘�,選定一種非光滑表面形貌并通過(guò)有效的加工方式進(jìn)行加工,得到不同尺度、不同形狀、不同高度的非光滑表面形貌,理論上可以得到具有一定減阻、減粘、脫附、耐磨、降噪等性能的表面。選取鯉魚(yú)鱗狀表面形貌為研究對(duì)象,基于MATLAB計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù),經(jīng)過(guò)“圖像增強(qiáng)-圖像分割-邊緣檢測(cè)”等步驟,對(duì)獲得的鯉魚(yú)表面圖像進(jìn)行圖像處理。優(yōu)選合適的算子和算法處理圖像,在保留圖像原始特征的基礎(chǔ)上降低圖像噪聲,采用“最大類(lèi)間方差法”提取圖像特征,繼而通過(guò)邊緣檢測(cè)細(xì)化特征邊緣并定位邊緣像素,提取邊緣像素位置,通過(guò)正弦函數(shù)對(duì)獲得的特征參數(shù)進(jìn)行曲線擬合,擬合效果良好。建立進(jìn)給方向超聲振動(dòng)輔助銑削表面加工模型,通過(guò)分析同一切削刃在同一旋轉(zhuǎn)象限、同一切削刃在不同旋轉(zhuǎn)象限、不同切削刃在同一旋轉(zhuǎn)象限和不同切削刃在不同旋轉(zhuǎn)象限四種狀況下的刀尖軌跡形成的閉合區(qū)域特征,建立具有普遍適用性的刀尖軌跡閉合區(qū)域函數(shù)。研究表明：該適用性函數(shù)符合正弦函數(shù)特征,即進(jìn)給方向超聲振動(dòng)輔助銑削加工出的織構(gòu)表面為相互堆疊的魚(yú)鱗狀紋理表面。假設(shè)切削刃完全鋒利,基于實(shí)際加工條件簡(jiǎn)化切削刃模型,簡(jiǎn)化銑削表面成形過(guò)程為副切削刃刃形在工件切削平面的復(fù)映,基于刀具切削刃刃形復(fù)映原理和切削干涉效應(yīng),將刀具切削刃刃形復(fù)映到加工工件切削表面,進(jìn)行空間坐標(biāo)轉(zhuǎn)換和布爾運(yùn)算,建立進(jìn)給方向超聲振動(dòng)輔助銑削加工三維表面仿真模型,仿真分析加工表面三維形貌。通過(guò)進(jìn)給方向超聲振動(dòng)輔助銑削刀尖軌跡模型,以緊鄰的兩切削刃刀尖軌跡判斷加工底面三維形貌尺寸,判定加工出魚(yú)鱗狀表面的最佳參數(shù)組合。結(jié)果表明：在使用3mm雙刃立銑刀,振動(dòng)頻率20KHz,最大振幅約12μm的條件下,主軸轉(zhuǎn)速5000r/min-7000r/min時(shí)可形成較好的魚(yú)鱗狀表面形貌�；赥lusty和MacNeil基礎(chǔ)銑削力學(xué)模型,綜合考慮實(shí)際加工條件,建立進(jìn)給方向超聲振動(dòng)輔助銑削加工力學(xué)模型,判定“空切”現(xiàn)象發(fā)生條件并分析X/Y/Z方向切削力。通過(guò)不同主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度和超聲振幅等的進(jìn)給方向超聲振動(dòng)輔助銑削加工實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證所建立的超聲振動(dòng)輔助銑削加工力學(xué)模型準(zhǔn)確性和規(guī)律性。簡(jiǎn)化銑削系統(tǒng)受力為軸的受力,在極小時(shí)間區(qū)間內(nèi),進(jìn)給方向超聲振動(dòng)輔助銑削滿(mǎn)足轉(zhuǎn)動(dòng)方向和軸向的單自由度強(qiáng)迫振動(dòng),建立振動(dòng)模型分析施加進(jìn)給方向超聲振動(dòng)后對(duì)加工表面的影響。結(jié)果表明：施加進(jìn)給方向超聲振動(dòng)后,尤其是當(dāng)進(jìn)給速度為12μm/tooth且超聲振幅為12μm時(shí),切削力性能明顯改善,表明進(jìn)給方向超聲振動(dòng)在加工魚(yú)鱗狀仿生表面過(guò)程中力學(xué)性能表現(xiàn)良好,但是會(huì)引起主軸轉(zhuǎn)動(dòng)的周期性滯后以及接觸位置的軸向振動(dòng)位移,對(duì)工件側(cè)面和底面形貌造成影響。針對(duì)魚(yú)鱗狀仿生表面可能應(yīng)用的領(lǐng)域以及在應(yīng)用過(guò)程中可能發(fā)生的狀況進(jìn)行性能研究,探究在應(yīng)用中需要注意的問(wèn)題。通過(guò)接觸角實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)給方向超聲振動(dòng)輔助銑削加工的魚(yú)鱗狀表面暴露在空氣中的抗氧化性和疏水性強(qiáng)弱。對(duì)加工試樣表面進(jìn)行干摩擦和貧油摩擦性能實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證加工的魚(yú)鱗狀表面對(duì)干摩擦和貧油摩擦的優(yōu)良抗性。結(jié)果表明：超聲振動(dòng)輔助銑削加工的魚(yú)鱗狀織構(gòu)表面疏水性?xún)?yōu)于傳統(tǒng)加工表面。大振幅(12μm)超聲振動(dòng)輔助銑削加工的魚(yú)鱗狀表面具有較大摩擦系數(shù)波動(dòng)且周期“回零”,小振幅(6[μm)時(shí)表面織構(gòu)致密的魚(yú)鱗狀表面干摩擦系數(shù)波動(dòng)遠(yuǎn)小于普通加工表面,具有更強(qiáng)的干摩擦性能。在脂潤(rùn)滑條件下,加工的魚(yú)鱗狀織構(gòu)表面較普通銑削加工表面具有更好的摩擦性能,但隨著摩擦的進(jìn)行,摩擦狀態(tài)會(huì)逐漸向干摩擦轉(zhuǎn)變,開(kāi)始具備較大摩擦系數(shù)起伏,故仍應(yīng)注意及時(shí)補(bǔ)充潤(rùn)滑脂。
[Abstract]:In recent years , with the rapid development in the fields of aerospace and national defense , it is an important research field for the surface quality and surface performance of the carpio . On the basis of Tlusty and MacNeil basic milling mechanics models , the effect of ultrasonic vibration assisted milling on the surface and surface topography of the processed fish scales was investigated .
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TG65;TB306

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2106300