微晶云母陶瓷超声振动铣磨小孔出口崩边研究
发布时间：2021-03-25 13:52
随着尖端科技的发展,传统材料和工艺已经无法达到航空航天、高新技术以及生物医疗等高端领域的使用性能,微晶云母陶瓷凭借其物理、化学及生物方面的特性在这些领域具由潜在的优势。然而微晶云母陶瓷所具有的硬脆性使其加工难度大,很容易引起裂纹和崩边等情况的发生,导致加工后工件表面质量变差而不能满足实际应用的要求。超声振动铣磨孔加工,是将传统铣磨加工和超声振动进行复合,以实现微晶云母陶瓷小孔高效高质量加工。超声振动辅助加工改变了材料的去除机理,对脆性材料的加工具有良好的效果,可以降低切削力和亚表面损伤;铣磨加工能改变磨粒的运动轨迹,有利于切屑的排出以及降低切削温度。目前微晶云母陶瓷材料去除机理的研究主要是通过准静态的纳米压痕实验或者刻划实验来进行,对于超声振动辅助刻划时材料去除机理的研究依旧处于探索阶段。并且硬脆材料超声振动辅助磨削的研究主要集中在表面形貌和粗糙度等方面,对于微晶云母陶瓷小孔加工出口崩边方面的研究依旧没有完整的理论基础,因此进行超声振动铣磨小孔加工对出口崩边研究具有重要的意义。本文首先对传统铣磨加工和超声振动铣磨加工中磨粒的运动轨迹进行了对比,从磨粒的运动学特性方面对超声振动辅助加工时...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
陶瓷材料在航天零件上的应用[19,20]
内外研究现状与分析瓷等硬脆特性材料加工去除机理的研究已经取得了很大的发展，塑性脆性域去除的问题也已经被研究了很多年，通过刻划实验对陶瓷等材削深度的测量是研究者所普遍采用的一种方式。其中普通加工方式中验研究已经达到了稳定成熟的地位，而超声刻划的研究依旧存在很大超声加工中材料的去除机理还需要进行大量实验仿真研究。 超声振动加工技术的研究现状早的超声波加工是俄国人在 1907 年利用超声能量对玻璃材料进行雕刻27 年，美国物理学家 R. W. Wood 和 A. L. Loomis 提出超声加工相关概了试验研究工作，在 1945 年英国的 L. Balamuth 对超声波加工技术进的专利申请。在此之后，日本、前苏联、美国以及德国等国家通过对磨料的切削液进行超高频振动，如图 1-2 所示实现磨粒对工件的冲击波加工[24]。
图 1-3 旋转超声加工原理图我国的超声振动研究始于 20 世纪 60 年代末，经过 10 多年的缓慢发展，在 80 年代初期，超声加工技术才得到了真正的认可和发展。1980 年，西安理工大学的薛万夫教授[26]通过试验对超声波加工技术可行性进行了阐述，提出了超声波振动三种基本形式，为了将理论分析与试验相结合，在随后成功地研制了安装在机床溜板上的低频振动刀架，对难加工材料进行加工。通过一系列的钻削实验，发现钻头的耐用度有着明显的提高，加工过程中切削力和切削加工区域的温度得到了降低，加工表面的边缘毛刺和加工后工件的受力变形得到了明显的改善，在抑制刀杆振动和断屑排屑方面也有着一定的效果。我国超声旋转磨削加工的研究则起步缓慢，主要研究开始于 20 世纪 80 年代。从 90 年代起，国内外旋转超声波加工方面的研究主要集中在加工设备、加工理论和工艺试验研究方面。21 世纪以来，曾伟民等[27]进行了陶瓷旋转超声磨削和普通磨削加工实验，加工示意图如图 1-4 所示，系统地研究了恒速进给条件下加工参数对工件质量的影响。通过研究陶瓷材料超声旋转加工中产生的脆性断裂和塑性变形，建立了相应单颗粒作用的材料去除率模型，如图 1-5 所示，
【参考文献】：
期刊论文
[1]工程陶瓷凹槽型表面微织构激光制备工艺研究[J]. 张正,陈晓晓,李德鑫,张文武,于爱兵. 应用激光. 2018(01)
[2]光学元件亚表层裂纹成核临界条件研究[J]. 王洪祥,王景贺,严志龙,周岩,徐曦,钟波. 强激光与粒子束. 2016(04)
[3]95氧化铝陶瓷加工难点分析及加工方法选择[J]. 申奇志,陈志坚,欧阳凌江,张京京. 湖南工业职业技术学院学报. 2015(01)
[4]旋转超声加工陶瓷过程中崩边的有限元分析及实验验证[J]. 许俊,胡红斐,唐勇军,张永俊. 电加工与模具. 2014(04)
[5]硬脆材料加工诱导崩边断裂的机理分析及控制方法研究[J]. 杜鹃,李占杰,宫虎,房丰洲. 机械科学与技术. 2013(10)
[6]完全烧结氧化锆牙科陶瓷材料的旋转超声加工实验研究[J]. 郑侃,肖行志,廖文和,刘红杰. 人工晶体学报. 2013(09)
[7]工程陶瓷在金刚石工具取孔加工中出口崩边的有限元分析[J]. 王秀奇,张凤林,陈梦,曹根,周玉梅. 超硬材料工程. 2013(03)
[8]基于有限元法的表面疲劳裂纹扩展模拟[J]. 徐杰,周迅,陈文华,李维国. 浙江理工大学学报. 2012(01)
[9]旋转超声钻削的切削力数学模型及试验研究[J]. 张承龙,冯平法,吴志军,郁鼎文. 机械工程学报. 2011(15)
[10]微晶云母陶瓷微型拉瓦尔喷管的超声加工关键技术[J]. 王丹,吴杰,顾琳,康小明,韦红雨,赵万生. 固体火箭技术. 2010(06)
博士论文
[1]SiCp/Al复合材料超声振动磨削材料去除及表面质量研究[D]. 郑伟.哈尔滨工业大学 2017
[2]BK7光学玻璃超声振动磨削脆塑性转变及加工质量研究[D]. 赵培轶.哈尔滨工业大学 2017
[3]硬脆材料旋转超声加工高频振动效应的研究[D]. 吕东喜.哈尔滨工业大学 2014
[4]旋转超声波磨削制孔的切削力建模与试验研究[D]. 秦娜.大连理工大学 2011
[5]纳米复相陶瓷二维超声振动辅助磨削机理及其表面质量研究[D]. 闫艳燕.上海交通大学 2008
[6]旋转超声钻削先进陶瓷的基础研究[D]. 曾伟民.华侨大学 2006
硕士论文
[1]氮化硅陶瓷孔加工试验研究[D]. 白鹤鹏.大连理工大学 2017
[2]工程陶瓷旋转超声钻削效率的有限元分析[D]. 朱文博.哈尔滨工业大学 2007
[3]微型固体火箭发动机设计与制造关键技术研究[D]. 孙小兵.上海交通大学 2007
[4]微小孔旋转超声轴向振动钻削技术研究[D]. 何朝晖.四川大学 2004
本文编号：3099796
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
陶瓷材料在航天零件上的应用[19,20]
内外研究现状与分析瓷等硬脆特性材料加工去除机理的研究已经取得了很大的发展，塑性脆性域去除的问题也已经被研究了很多年，通过刻划实验对陶瓷等材削深度的测量是研究者所普遍采用的一种方式。其中普通加工方式中验研究已经达到了稳定成熟的地位，而超声刻划的研究依旧存在很大超声加工中材料的去除机理还需要进行大量实验仿真研究。 超声振动加工技术的研究现状早的超声波加工是俄国人在 1907 年利用超声能量对玻璃材料进行雕刻27 年，美国物理学家 R. W. Wood 和 A. L. Loomis 提出超声加工相关概了试验研究工作，在 1945 年英国的 L. Balamuth 对超声波加工技术进的专利申请。在此之后，日本、前苏联、美国以及德国等国家通过对磨料的切削液进行超高频振动，如图 1-2 所示实现磨粒对工件的冲击波加工[24]。
图 1-3 旋转超声加工原理图我国的超声振动研究始于 20 世纪 60 年代末，经过 10 多年的缓慢发展，在 80 年代初期，超声加工技术才得到了真正的认可和发展。1980 年，西安理工大学的薛万夫教授[26]通过试验对超声波加工技术可行性进行了阐述，提出了超声波振动三种基本形式，为了将理论分析与试验相结合，在随后成功地研制了安装在机床溜板上的低频振动刀架，对难加工材料进行加工。通过一系列的钻削实验，发现钻头的耐用度有着明显的提高，加工过程中切削力和切削加工区域的温度得到了降低，加工表面的边缘毛刺和加工后工件的受力变形得到了明显的改善，在抑制刀杆振动和断屑排屑方面也有着一定的效果。我国超声旋转磨削加工的研究则起步缓慢，主要研究开始于 20 世纪 80 年代。从 90 年代起，国内外旋转超声波加工方面的研究主要集中在加工设备、加工理论和工艺试验研究方面。21 世纪以来，曾伟民等[27]进行了陶瓷旋转超声磨削和普通磨削加工实验，加工示意图如图 1-4 所示，系统地研究了恒速进给条件下加工参数对工件质量的影响。通过研究陶瓷材料超声旋转加工中产生的脆性断裂和塑性变形，建立了相应单颗粒作用的材料去除率模型，如图 1-5 所示，
【参考文献】：
期刊论文
[1]工程陶瓷凹槽型表面微织构激光制备工艺研究[J]. 张正,陈晓晓,李德鑫,张文武,于爱兵. 应用激光. 2018(01)
[2]光学元件亚表层裂纹成核临界条件研究[J]. 王洪祥,王景贺,严志龙,周岩,徐曦,钟波. 强激光与粒子束. 2016(04)
[3]95氧化铝陶瓷加工难点分析及加工方法选择[J]. 申奇志,陈志坚,欧阳凌江,张京京. 湖南工业职业技术学院学报. 2015(01)
[4]旋转超声加工陶瓷过程中崩边的有限元分析及实验验证[J]. 许俊,胡红斐,唐勇军,张永俊. 电加工与模具. 2014(04)
[5]硬脆材料加工诱导崩边断裂的机理分析及控制方法研究[J]. 杜鹃,李占杰,宫虎,房丰洲. 机械科学与技术. 2013(10)
[6]完全烧结氧化锆牙科陶瓷材料的旋转超声加工实验研究[J]. 郑侃,肖行志,廖文和,刘红杰. 人工晶体学报. 2013(09)
[7]工程陶瓷在金刚石工具取孔加工中出口崩边的有限元分析[J]. 王秀奇,张凤林,陈梦,曹根,周玉梅. 超硬材料工程. 2013(03)
[8]基于有限元法的表面疲劳裂纹扩展模拟[J]. 徐杰,周迅,陈文华,李维国. 浙江理工大学学报. 2012(01)
[9]旋转超声钻削的切削力数学模型及试验研究[J]. 张承龙,冯平法,吴志军,郁鼎文. 机械工程学报. 2011(15)
[10]微晶云母陶瓷微型拉瓦尔喷管的超声加工关键技术[J]. 王丹,吴杰,顾琳,康小明,韦红雨,赵万生. 固体火箭技术. 2010(06)
博士论文
[1]SiCp/Al复合材料超声振动磨削材料去除及表面质量研究[D]. 郑伟.哈尔滨工业大学 2017
[2]BK7光学玻璃超声振动磨削脆塑性转变及加工质量研究[D]. 赵培轶.哈尔滨工业大学 2017
[3]硬脆材料旋转超声加工高频振动效应的研究[D]. 吕东喜.哈尔滨工业大学 2014
[4]旋转超声波磨削制孔的切削力建模与试验研究[D]. 秦娜.大连理工大学 2011
[5]纳米复相陶瓷二维超声振动辅助磨削机理及其表面质量研究[D]. 闫艳燕.上海交通大学 2008
[6]旋转超声钻削先进陶瓷的基础研究[D]. 曾伟民.华侨大学 2006
硕士论文
[1]氮化硅陶瓷孔加工试验研究[D]. 白鹤鹏.大连理工大学 2017
[2]工程陶瓷旋转超声钻削效率的有限元分析[D]. 朱文博.哈尔滨工业大学 2007
[3]微型固体火箭发动机设计与制造关键技术研究[D]. 孙小兵.上海交通大学 2007
[4]微小孔旋转超声轴向振动钻削技术研究[D]. 何朝晖.四川大学 2004
本文编号：3099796
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