玻璃、陶瓷等硬脆材料由于其硬度高、強(qiáng)度大、耐高溫、耐腐蝕等特點(diǎn),近年來得到了廣泛的關(guān)注與使用。由于其高硬度、高脆性、斷裂韌性低的特點(diǎn),導(dǎo)致其在加工過程中極易出現(xiàn)斷裂等不良現(xiàn)象。隨著微加工技術(shù)的不斷發(fā)展,微細(xì)銑削技術(shù)被廣泛應(yīng)用在各種行業(yè),對(duì)于硬脆材料的微細(xì)加工也提出了新的要求。本課題使用微球頭銑刀對(duì)硬脆材料進(jìn)行塑性域加工,研究硬脆材料的微細(xì)銑削加工特性及加工機(jī)理,結(jié)合了微銑削與常規(guī)銑削的不同加工現(xiàn)象,從尺寸效應(yīng)及最小切削厚度方面對(duì)硬脆材料的微銑削機(jī)理進(jìn)行了分析研究。并結(jié)合了微球頭銑刀幾何模型及銑削加工過程中的瞬時(shí)切削厚度模型,加入了刀具傾角的影響,建立了綜合犁耕力及剪切力的線性力模型,進(jìn)而分析材料的加工過程。為了減少微銑刀具自身變形和刀具振動(dòng)對(duì)加工結(jié)果的影響,減少硬脆材料在加工過程中發(fā)生脆性斷裂情況,本文以銑刀伸出長(zhǎng)度為變量條件,利用ANSYS對(duì)微銑刀力學(xué)特性進(jìn)行了分析研究,對(duì)銑刀進(jìn)行應(yīng)力變形及模態(tài)分析,以確定銑刀的最佳伸出長(zhǎng)。此外,本文還在自行研制的微銑削實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上,以玻璃為對(duì)象,利用正交實(shí)驗(yàn)方法對(duì)硬脆材料進(jìn)行了微銑削實(shí)驗(yàn)研究,通過對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,研究了各加工參數(shù)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響程度及單因素加工參數(shù)變化下實(shí)驗(yàn)結(jié)果的變化趨勢(shì),并通過銑削力理論數(shù)值與實(shí)驗(yàn)所測(cè)數(shù)值對(duì)比,對(duì)所建立的銑削力模型進(jìn)行了驗(yàn)證。
【學(xué)位單位】：河北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：TG54
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 課題的研究背景與意義
    1.2 硬脆材料及其應(yīng)用
        1.2.1 單晶材料的發(fā)展及應(yīng)用
        1.2.2 新型陶瓷材料的發(fā)展及應(yīng)用
        1.2.3 玻璃材料的發(fā)展及應(yīng)用
    1.3 硬脆材料的加工技術(shù)
        1.3.1 硬脆材料切割加工技術(shù)
        1.3.2 硬脆材料切削加工技術(shù)
        1.3.3 硬脆材料磨削加工技術(shù)
        1.3.4 硬脆材料特種加工技術(shù)
    1.4 硬脆材料微細(xì)銑削技術(shù)研究現(xiàn)狀
        1.4.1 微細(xì)銑削技術(shù)研究現(xiàn)狀
        1.4.2 微銑刀研究發(fā)展現(xiàn)狀
        1.4.3 硬脆材料微細(xì)銑削技術(shù)
    1.5 微細(xì)銑削力建模研究現(xiàn)狀
    1.6 本文主要研究?jī)?nèi)容及研究路線
第二章 硬脆材料微銑削機(jī)理及銑削力建模研究
    2.1 引言
    2.2 硬脆材料微銑削機(jī)理
        2.2.1 尺寸效應(yīng)
        2.2.2 最小切削厚度
        2.2.3 硬脆材料脆塑轉(zhuǎn)變機(jī)理
        2.2.4 脆塑轉(zhuǎn)變臨界切削深度
        2.2.5 硬脆材料微銑削機(jī)理
    2.3 球頭銑刀銑削力模型建立
        2.3.1 微徑球頭銑刀刃線模型
        2.3.2 瞬時(shí)切削厚度
        2.3.3 加工傾角對(duì)球銑過程的影響
        2.3.4 球頭銑刀銑削力模型的建立
    2.4 本章小結(jié)
第三章 球頭銑刀有限元分析
    3.1 引言
    3.2 球頭銑刀的有限元模型建立
    3.3 靜力分析
        3.3.1 網(wǎng)格劃分
        3.3.2 施加約束
        3.3.3 應(yīng)力變形分析
    3.4 模態(tài)分析
        3.4.1 刀具外力頻率
        3.4.2 模態(tài)分析
    3.5 本章小結(jié)
第四章 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建立及實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建立
        4.2.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)
        4.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器
    4.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
        4.3.1 實(shí)驗(yàn)用材選擇
        4.3.2 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)
    4.4 本章小結(jié)
第五章 硬脆材料球頭銑刀銑削實(shí)驗(yàn)研究
    5.1 引言
    5.2 銑削實(shí)驗(yàn)分析
        5.2.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
        5.2.2 實(shí)驗(yàn)因素分析
    5.3 力模型實(shí)驗(yàn)分析
        5.3.1 銑削力系數(shù)的確定
        5.3.2 銑削力模型的驗(yàn)證
    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

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