本文關(guān)鍵詞：微細(xì)旋轉(zhuǎn)超聲加工機理及相關(guān)技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：微細(xì)旋轉(zhuǎn)超聲加工（Micro Rotary Ultrasonic Machining：μRUM）是一種結(jié)合了超聲加工（Ultrasonic Machining：USM）和磨削加工優(yōu)點的新型復(fù)合特種加工方法。與傳統(tǒng)的電加工方法相比，μRUM對材料的導(dǎo)電性沒有要求，并可以較好的保持工件原有特性，因此在非導(dǎo)電硬脆性材料的微細(xì)加工領(lǐng)域有重要的應(yīng)用價值。但目前μRUM的機理尚不完全明確，在一定程度上限制了該方法的進一步發(fā)展。 本文首先針對μRUM的工藝特點，設(shè)計了基于恒定速率進給的μRUM加工裝置；在此基礎(chǔ)上根據(jù)實驗需求搭建了軸向力測量系統(tǒng)并編寫了基于LabVIEW的軸向力采集軟件。 開展了μRUM中材料塑性去除模式的研究，在考慮主軸旋轉(zhuǎn)運動對材料去除形狀影響的基礎(chǔ)上，得到了新的材料塑性去除模型；模型驗證實驗結(jié)果表明：在低進給速率下，理論值與實驗值吻合的較好；隨著進給速率的增加誤差逐漸變大，這主要是材料的去除模式隨著進給速率的增加發(fā)生轉(zhuǎn)變所導(dǎo)致的。 對μRUM加工碳化硅（SiC）陶瓷過程中的軸向力展開了研究。對軸向力的頻域分析表明其中包含了由刀具變形引起的低頻信號和由超聲振動帶來的高頻信號。在此基礎(chǔ)上分別擬合了加工參數(shù)對軸向力、軸向力低頻信號周期和磨粒切深的經(jīng)驗公式。此外，還分析了軸向力對工具磨損類型的影響。 除此之外，設(shè)計了響應(yīng)曲面實驗探索了μRUM加工鈦合金中的軸向力特性；分析了加工參數(shù)對軸向力、軸向力低頻信號周期、切深的影響；在此基礎(chǔ)上，利用COMSOL Multiphysics4.2有限元仿真軟件模擬了單磨粒在一個振動周期內(nèi)的加工過程，與實驗值的對比表明，理論解與實驗值吻合較好，進一步證明了切深計算方法的可靠性。 最后本文還闡述了多功能微細(xì)旋轉(zhuǎn)超聲加工機床初步設(shè)計工作，確立了機床的機械本體結(jié)構(gòu)并選定了電機的伺服控制方案；提出了PMAC作為下位機，基于LabVIEW的數(shù)控軟件作為上位機的數(shù)控方案；在此基礎(chǔ)上重點論述了數(shù)控系統(tǒng)中關(guān)鍵功能模塊的編寫技術(shù)。
【關(guān)鍵詞】：微細(xì)旋轉(zhuǎn)超聲加工 軸向力 塑性去除 工具磨損 LabVIEW
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TG663
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 緒論12-23
• 1.1 旋轉(zhuǎn)超聲加工技術(shù)12-15
• 1.1.1 旋轉(zhuǎn)超聲加工簡介12-15
• 1.1.2 旋轉(zhuǎn)超聲加工去除機理15
• 1.2 旋轉(zhuǎn)超聲加工研究現(xiàn)狀15-20
• 1.2.1 加工裝備研制現(xiàn)狀15-17
• 1.2.2 加工機理研究現(xiàn)狀17-19
• 1.2.3 工藝實驗研究現(xiàn)狀19-20
• 1.3 課題研究來源、意義及內(nèi)容20-22
• 1.3.1 課題來源20
• 1.3.2 課題意義20-21
• 1.3.3 課題研究內(nèi)容21-22
• 1.4 本章小結(jié)22-23
• 第二章 基于恒速進給的微細(xì)旋轉(zhuǎn)超聲加工裝置23-31
• 2.1 機床系統(tǒng)23-24
• 2.2 超聲振動裝置24-25
• 2.3 軸向力測量系統(tǒng)25-30
• 2.3.1 高頻動態(tài)力傳感器25-27
• 2.3.2 數(shù)據(jù)采集方案27
• 2.3.3 基于 LabVIEW 的采集軟件27-30
• 2.4 本章小結(jié)30-31
• 第三章 微細(xì)旋轉(zhuǎn)超聲加工材料塑性去除模型31-42
• 3.1 塑性去除模型的建立31-35
• 3.1.1 模型假設(shè)31
• 3.1.2 模型建立31-35
• 3.2 參數(shù)擬合實驗35-37
• 3.2.1 實驗裝置35
• 3.2.2 參數(shù)擬合實驗設(shè)計35-36
• 3.2.3 參數(shù)擬合實驗設(shè)計結(jié)果36-37
• 3.3 模型驗證實驗37-40
• 3.3.1 模型驗證實驗37-38
• 3.3.2 模型驗證實驗結(jié)果分析38-40
• 3.4 本章小結(jié)40-42
• 第四章 微細(xì)旋轉(zhuǎn)超聲加工 SiC 陶瓷軸向力研究42-54
• 4.1 參數(shù)篩選實驗設(shè)計42-43
• 4.2 參數(shù)篩選實驗分析43-45
• 4.2.1 軸向力大小分析43
• 4.2.2 軸向力頻域分析43-44
• 4.2.3 切深計算公式推導(dǎo)44-45
• 4.3 Box-Behnken 響應(yīng)曲面實驗45-50
• 4.3.1 Box-Behnken 實驗設(shè)計45-46
• 4.3.2 加工參數(shù)對軸向力的影響46-47
• 4.3.3 軸向低頻力信號分析47-49
• 4.3.4 切深分析49-50
• 4.5 工具磨損分析50-52
• 4.6 本章小結(jié)52-54
• 第五章 微細(xì)旋轉(zhuǎn)超聲加工鈦合金軸向力研究54-66
• 5.1 參數(shù)篩選實驗54-55
• 5.1.1 參數(shù)篩選實驗54
• 5.1.2 實驗參數(shù)選擇54-55
• 5.2 軸向力響應(yīng)曲面實驗55-57
• 5.2.1 Box-Behnken 實驗設(shè)計55
• 5.2.2 加工參數(shù)對軸向力的影響55-57
• 5.3 軸向力信號頻域分析57-60
• 5.3.1 軸向力低頻信號分析57-59
• 5.3.2 切深響應(yīng)曲面分析59-60
• 5.4 軸向力的有限元仿真計算60-65
• 5.4.1 幾何模型與網(wǎng)格劃分60-61
• 5.4.2 邊界條件設(shè)置61-62
• 5.4.3 材料屬性與求解器設(shè)置62
• 5.4.4 仿真結(jié)果分析62-65
• 5.5 本章小結(jié)65-66
• 第六章 多功能微細(xì)旋轉(zhuǎn)超聲加工機床的設(shè)計66-76
• 6.1 硬件設(shè)計66-71
• 6.1.1 機械本體設(shè)計66-69
• 6.1.2 伺服系統(tǒng)設(shè)計69-71
• 6.2 數(shù)控系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)71-75
• 6.2.1 系統(tǒng)基本功能71-72
• 6.2.2 關(guān)鍵功能模塊的開發(fā)技術(shù)72-75
• 6.3 本章小結(jié)75-76
• 第七章 結(jié)論與展望76-78
• 7.1 研究內(nèi)容總結(jié)76-77
• 7.2 研究展望77-78
• 參考文獻78-83
• 致謝83-84
• 攻讀碩士學(xué)位期間已發(fā)表或錄用的論文84

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前8條

1 楊偉光，李晨，吳振芳，張人佶，游鍇，毛小兵;金剛石工具磨損形式的觀察與分析[J];粉末冶金技術(shù);1995年01期

2 王懷斌;宮虎;房豐洲;;旋轉(zhuǎn)超聲加工系統(tǒng)的研究[J];航空精密制造技術(shù);2010年05期

3 林濱,林彬,于思遠;陶瓷材料延性域去除臨界條件新研究[J];金剛石與磨料磨具工程;2002年01期

4 張承龍;馮平法;吳志軍;郁鼎文;;旋轉(zhuǎn)超聲鉆削的切削力數(shù)學(xué)模型及試驗研究[J];機械工程學(xué)報;2011年15期

5 張其馨，馮友彬，，張廣玉，羅建偉,孫世宇，南南，陳健;碳纖維復(fù)合材料超聲鉆孔的研究[J];機械工程學(xué)報;1996年03期

6 鄭書友;馮平法;徐西鵬;;旋轉(zhuǎn)超聲加工技術(shù)研究進展[J];清華大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2009年11期

7 王春平;戰(zhàn)景林;尹吉槐;;水平橢球缺頂臥式罐容積的計算[J];現(xiàn)代測量與實驗室管理;2006年02期

8 戴向國,傅水根,王先逵;旋轉(zhuǎn)超聲加工機床的研究[J];中國機械工程;2003年04期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 王丹;康小明;顧琳;趙萬生;;聚晶金剛石的微細(xì)電火花加工工藝試驗[A];2007年中國機械工程學(xué)會年會之第12屆全國特種加工學(xué)術(shù)會議論文集[C];2007年

2 高飛;顧琳;趙萬生;;旋轉(zhuǎn)超聲加工中的材料塑性去除模型[A];第14屆全國特種加工學(xué)術(shù)會議論文集[C];2011年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 馮冬菊;超聲波銑削加工原理及相關(guān)技術(shù)研究[D];大連理工大學(xué);2006年

2 鄭書友;旋轉(zhuǎn)超聲加工機床的研制及實驗研究[D];華僑大學(xué);2008年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 安成明;微細(xì)超聲加工裝置及基礎(chǔ)工藝的研究[D];大連理工大學(xué);2010年

2 吳岐山;液中噴氣電火花銑削加工工藝與裝置研究[D];上海交通大學(xué);2011年

  本文關(guān)鍵詞：微細(xì)旋轉(zhuǎn)超聲加工機理及相關(guān)技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：358656