硬脆材料以其優(yōu)異的材料特性,在越來越多的科學(xué)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。但是,由于其硬度高、脆性大,采用常規(guī)的加工方法很難實(shí)現(xiàn)復(fù)雜形狀微零件的塑性域加工,因此硬脆材料的機(jī)械加工技術(shù)亟待進(jìn)一步的發(fā)展。本文將硬脆材料微銑削與超聲振動相結(jié)合,從理論的角度研究硬脆材料的塑性域加工機(jī)理;通過建立刀具的運(yùn)動軌跡模型,研究沿進(jìn)給方向和垂直于進(jìn)給方向的兩種超聲振動對銑削過程的影響;將球頭銑刀S刃、硬脆材料的去除方式和超聲振動銑削相結(jié)合,建立超聲振動輔助微銑削力學(xué)模型。此外,還利用自行研制的超聲振動輔助微銑削實(shí)驗平臺,進(jìn)行傳統(tǒng)微銑削和超聲振動微銑削對比實(shí)驗,研究超聲振動對硬脆材料已加工表面質(zhì)量和銑削力的影響。研究表明,沿進(jìn)給方向的超聲振動能夠?qū)崿F(xiàn)切削過程中刀具與工件的周期分離,從而有效地改變切削過程中瞬時切削厚度,并且高頻的斷續(xù)切削更有益于切屑的排出和降低切削溫度,提高刀具的使用壽命。實(shí)驗可知,加入超聲振動輔助后,材料已加工表面上的崩碎現(xiàn)象減少。并且刀具的往復(fù)熨壓作用有效地去除了刀具在材料表面留下的走刀痕跡,從而提高了表面加工質(zhì)量。采用單因素分析法,對比各參數(shù)對已加工表面質(zhì)量的影響,獲得最佳加工參數(shù)組合。通過對... 

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.1 硬脆材料微加工發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.2 超聲振動輔助加工技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.3 球頭銑刀銑削力建�，F(xiàn)狀
    1.3 研究目的
    1.4 本課題研究的主要內(nèi)容
第二章 硬脆材料加工機(jī)理研究
    2.1 引言
    2.2 硬脆材料的塑性加工
        2.2.1 脆塑轉(zhuǎn)變形成機(jī)理
        2.2.2 脆塑轉(zhuǎn)變臨界厚度
        2.2.3 最小切削厚度
    2.3 裂紋擴(kuò)展機(jī)理
        2.3.1 壓印實(shí)驗
        2.3.2 裂紋長度表達(dá)式
    2.4 硬脆材料加工過程中裂紋的擴(kuò)展
        2.4.1 無裂紋已加工表面形成的臨界條件
        2.4.2 球頭銑刀銑削過程中的裂紋擴(kuò)展
    2.5 本章小結(jié)
第三章 單向超聲振動輔助微銑削運(yùn)動學(xué)分析及銑削力模型的建立
    3.1 引言
    3.2 超聲振動輔助銑削運(yùn)動學(xué)分析
        3.2.1 球頭銑刀S刃幾何模型的建立
        3.2.2 S刃各刃點(diǎn)運(yùn)動軌跡方程的建立
        3.2.3 超聲振動對銑削過程的影響
    3.3 進(jìn)給方向超聲振動輔助球頭銑刀銑削力模型的建立
        3.3.1 硬脆材料切削過程分析
        3.3.2 S刃微元受力分析
        3.3.3 切削微元在XYZ坐標(biāo)系內(nèi)受力方程
        3.3.4 瞬時未變形切削厚度模型建立
        3.3.5 瞬時切削力模型的建立
    3.4 本章小結(jié)
第四章 超聲振動輔助微銑削加工表面質(zhì)量實(shí)驗研究
    4.1 引言
    4.2 超聲振動輔助微銑削實(shí)驗平臺的建立
        4.2.1 實(shí)驗平臺建立要求
        4.2.2 實(shí)驗平臺的組成
    4.3 超聲振動輔助微銑削石英玻璃實(shí)驗方案
        4.3.1 加工刀具與工件材料
        4.3.2 實(shí)驗方案的制定
    4.4 超聲振動輔助微銑削參數(shù)對材料表面質(zhì)量的影響
        4.4.1 超聲振動對已加工材料表面質(zhì)量的影響
        4.4.2 各加工參數(shù)對已加工材料表面質(zhì)量的影響
    4.5 本章小結(jié)
第五章 超聲振動輔助微銑削力實(shí)驗研究
    5.1 引言
    5.2 石英玻璃微銑削實(shí)驗方案
    5.3 銑削力實(shí)驗結(jié)果分析
        5.3.1 實(shí)驗結(jié)果
        5.3.2 超聲振動輔助對銑削力的影響
        5.3.3 刀具傾角對銑削力的影響
        5.3.4 背吃刀量對銑削力的影響
        5.3.5 主軸轉(zhuǎn)速對銑削力的影響
        5.3.6 進(jìn)給速度對銑削力的影響
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]超聲振動輔助磨削完全燒結(jié)氧化鋯陶瓷牙冠的實(shí)驗研究[J]. 鄭侃,肖行志,廖文和.  振動與沖擊. 2014(04)
[2]基于非局部理論的納米復(fù)相陶瓷超聲磨削試驗研究[J]. 卞平艷,趙波.  硅酸鹽通報. 2013(03)
[3]Rotary ultrasonic-assisted milling of brittle materials[J]. KUO Kei-lin,TSAO Chung-chen.  Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2012(S3)
[4]小直徑深孔超聲振動鉆削裝置的設(shè)計[J]. 王天琦,劉戰(zhàn)鋒,張燕芳,李海濤,張海東.  工具技術(shù). 2012(09)
[5]微納V槽脆/塑性域切削的3D激光檢測及評價[J]. 謝晉,韋鳳,田牧純一.  光學(xué)精密工程. 2009(11)
[6]非金屬硬脆材料加工技術(shù)的最新進(jìn)展[J]. 楊俊飛,田欣利,劉超,張保國,郭昉.  新技術(shù)新工藝. 2009(08)
[7]刀具切削刃鈍圓對微細(xì)切削加工尺寸效應(yīng)影響的有限元模擬研究[J]. 曹自洋,何寧,李亮.  機(jī)械科學(xué)與技術(shù). 2009(02)
[8]硬脆材料加工技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀[J]. 張坤領(lǐng).  組合機(jī)床與自動化加工技術(shù). 2008(05)
[9]硬脆材料塑性加工技術(shù)的研究現(xiàn)狀[J]. 姜峰,李劍峰,孫杰,李方義,路冬.  工具技術(shù). 2007(08)
[10]微細(xì)加工中的微型銑床、微刀具磨損及切削力的實(shí)驗研究[J]. 趙巖,梁迎春,白清順,王波,孫雅洲,陳明君.  光學(xué)精密工程. 2007(06)

碩士論文
[1]玻璃器件微納尺度塑性域銑削原理與技術(shù)研究[D]. 袁明珂.河北工業(yè)大學(xué) 2014
[2]機(jī)械微細(xì)加工過程性能分析仿真研究[D]. 代玉娟.山東理工大學(xué) 2013



本文編號：3703711