硬質(zhì)合金具有強(qiáng)度高、耐磨性好等諸多優(yōu)良的物理力學(xué)性能,成為航空航天、國(guó)防軍工、儀器儀表等領(lǐng)域中不可或缺的結(jié)構(gòu)材料。但因其脆性高、斷裂韌性低等導(dǎo)致切削過(guò)程中切削力大、切削溫度高、易在已加工表面形成殘余拉應(yīng)力,這已成為嚴(yán)重制約其高效精密切削技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題。本文以硬質(zhì)合金的二維超聲車削過(guò)程為研究對(duì)象,對(duì)二維超聲車削過(guò)程的切削刃運(yùn)動(dòng)特性、切削力特性、切削溫度特性及工件的表面粗糙度和表面殘余應(yīng)力特性展開研究:1、研究了二維超聲車削加工原理,建立了切削刃的運(yùn)動(dòng)軌跡模型,建立了硬質(zhì)合金二維超聲車削條件下的切削力、切削熱模型;根據(jù)加工殘余應(yīng)力的形成機(jī)理,通過(guò)應(yīng)力加載和釋放,建立了二維超聲車削殘余應(yīng)力解析模型。2、基于熱力耦合作用,建立了硬質(zhì)合金二維超聲車削有限元模型,采用有限元軟件Abaqus,對(duì)切削力、切削溫度和加工表面殘余應(yīng)力進(jìn)行了仿真及分析;仿真分析了超聲切削中刀具幾何參數(shù)以及超聲表征參數(shù)對(duì)切削力、切削溫度以及加工殘余應(yīng)力的影響規(guī)律,結(jié)果表明超聲車削能夠有效提高工件表面的殘余壓應(yīng)力和工件內(nèi)部最大的殘余壓應(yīng)力,同時(shí)在一定程度上增大了壓應(yīng)力層的深度。3、基于聲學(xué)理論研制了二維超聲振動(dòng)系統(tǒng),搭建了... 

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

非球面光學(xué)零件Fig1-1.Asphericalopticalparts

2圖1-1非球面光學(xué)零件圖1-2光學(xué)零件的模壓成型Fig1-1.AsphericalopticalpartsFig1-2.Modellingofopticalparts超精密加工技術(shù)是加工高精度非球面光學(xué)零件成型模具的必由之路，因此是國(guó)際尖端技術(shù)領(lǐng)域研究的重要內(nèi)容[2-4]。特別是超硬材料非球面超光滑表面的超精密車削技術(shù)，由于精度要求極高及加工中涉及多領(lǐng)域尖端技術(shù)，目前在國(guó)內(nèi)很少被應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域。除美國(guó)、德國(guó)、日本等少數(shù)國(guó)家外，實(shí)現(xiàn)高精度非球曲面的加工技術(shù)，主要還是采用超精密切削、磨削、研磨、拋光等技術(shù)。國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究機(jī)構(gòu)對(duì)精密超精密磨削切削的研究均較為深入，但在高硬脆性非球面光學(xué)透鏡模具的超精密加工領(lǐng)域還有待研究：（1）硬質(zhì)合金模具的超精密制造方法多為磨削拋光或者電解加工，如日本理化學(xué)研究所[5-6]、湖南大學(xué)微納制造研究所[7-8]和哈爾濱工業(yè)大學(xué)精密工程所[9-10]等均成功研制了超硬合金光學(xué)模具，但由于工藝復(fù)雜導(dǎo)致了高制造成本；（2）新加坡、日本等少數(shù)研究院所對(duì)金屬材料的非球曲面的車削進(jìn)行了研究，但針對(duì)硬脆材料尤其是目前普遍作為透鏡模具材料的硬質(zhì)合金的研究極少；（3）目前常常使用單晶金剛石刀具使用對(duì)硬質(zhì)合金進(jìn)行車削加工，普通切削方法都屬于連續(xù)加工范疇，刀具的弱紅硬性嚴(yán)重影響刀具使用壽命，進(jìn)而在工件表面出現(xiàn)脆性裂紋，難以取得預(yù)期質(zhì)量；（4）相較于傳統(tǒng)切削方式，一維超聲輔助切削在難加工材料的精密加工方面有其優(yōu)勢(shì)，然而針對(duì)高精度的光學(xué)玻璃模具制造，其加工質(zhì)量和精度難以保證；（5）硬質(zhì)合金的二維超聲(橢圓超聲)輔助切削在新加坡國(guó)立大學(xué)已經(jīng)開展相關(guān)研究[11]，然而沒(méi)有從機(jī)理上給出超聲激勵(lì)對(duì)材料本構(gòu)特征和材料去除機(jī)理的影響。1.3硬質(zhì)合金及其切削加工特性硬質(zhì)合金是由元素周期表中難熔的金屬過(guò)渡元素?

?穸?ㄖ?庸そ?歡ㄆ德實(shí)惱穸?郊釉詰毒呋?工件上，選擇合適的參數(shù)，加工過(guò)程中刀具和工件的狀態(tài)能實(shí)現(xiàn)周期性分離切割，當(dāng)超聲輔助加工被應(yīng)用于硬質(zhì)合金等硬脆性材料切削時(shí)，能夠有效降低切削力和切削溫度，提高刀具使用壽命，減少表面殘余應(yīng)力，改善工件表面質(zhì)量。（4）激光超聲振動(dòng)輔助加工：將超聲振動(dòng)和激光加工同時(shí)應(yīng)用到切削加工過(guò)程被稱為激光超聲復(fù)合切削加工方式，近年來(lái)激光超聲振動(dòng)輔助加工方式在超精密加工領(lǐng)域占據(jù)較為重要地位，國(guó)內(nèi)外學(xué)者通過(guò)大量研究得出了激光與超聲復(fù)合加工技術(shù)能提高加工精度的結(jié)論。圖1-3水下激光與超聲復(fù)合加工(a)單獨(dú)激光燒蝕(b)無(wú)超聲振動(dòng)時(shí)(c)有超聲振動(dòng)時(shí)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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[3]陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪高速磨削硬質(zhì)合金的機(jī)理研究[D]. 詹友基.華僑大學(xué) 2013
[4]超聲振動(dòng)微銑削系統(tǒng)的建立及銑削力和殘余應(yīng)力的研究[D]. 胡海軍.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2012
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[6]采用多刃銑刀的航空鋁合金高速加工過(guò)程的數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究[D]. 袁平.浙江大學(xué) 2008
[7]鈦合金航空整體結(jié)構(gòu)件銑削加工變形的預(yù)測(cè)理論及方法研究[D]. 楊勇.浙江大學(xué) 2007

碩士論文
[1]鋁合金超聲沖擊殘余應(yīng)力場(chǎng)數(shù)值分析研究[D]. 黃超.天津大學(xué) 2012
[2]基于超聲深滾理論齒輪齒面光整強(qiáng)化研究[D]. 陳文蕊.大連理工大學(xué) 2012
[3]縱—扭復(fù)合振動(dòng)超聲深滾加工聲學(xué)系統(tǒng)研究[D]. 韓杰.河南理工大學(xué) 2012
[4]超聲振動(dòng)輔助銑削LY12鋁合金表面質(zhì)量研究[D]. 趙云峰.山東大學(xué) 2011
[5]超聲輔助硬態(tài)車削GCr15軸承鋼物理機(jī)械性能的試驗(yàn)研究[D]. 劉向.河南理工大學(xué) 2011
[6]超聲振動(dòng)微細(xì)銑削殘余應(yīng)力的研究[D]. 孫青.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010



本文編號(hào)：3264074