金刚石砂轮磨削碳化硅的磨损及加工质量影响研究
发布时间：2021-04-21 09:21
碳化硅陶瓷（SiC）作为一种典型的硬脆材料,具有强度高、耐高温、耐腐蚀等优异的物理化学性能,在光学反射镜、核设施、航空和航天领域具有巨大的应用价值。然而,SiC陶瓷的高强度和高硬度使其加工困难,难以实现高效、高质量加工。砂轮是精密加工的执行者,是对加工质量控制的关键一环,然而,砂轮在磨削SiC陶瓷的过程中极易磨损,造成加工质量不稳定,延性域磨削比例降低,最终导致SiC加工成本高,加工质量低。因此,本文从单颗金刚石磨粒和单层钎焊金刚石砂轮两个方面来研究金刚石磨粒的磨损过程并分析金刚石砂轮的磨损状态对SiC陶瓷加工质量的影响。本文主要工作及取得的成果如下:（1）本文首先进行了单颗磨粒的磨损试验和仿真,发现金刚石磨粒的磨损过程依次为:平台磨耗、磨粒破碎和磨粒脱落,且金刚石磨粒磨损的关键在于切削刃的钝化。磨削开始时,磨粒的磨损速度极慢,在切削刃钝化后,磨粒的磨耗速度先快后慢。进一步试验发现,在最大未变形单颗磨粒切厚为0.3μm时,磨粒的平台磨耗面积最大,平均磨削力最大,磨粒寿命最短。（2）根据单颗磨粒磨损试验的分析结果,确定了单颗磨粒磨损类别,并开发了以卷积神经网络为基础的磨粒磨损类别识别算法...
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
注释表
第一章 绪论
1.1 碳化硅陶瓷磨削机理与加工技术
1.1.1 碳化硅陶瓷磨削机理
1.1.2 碳化硅陶瓷磨削机理
1.2 砂轮磨损与砂轮表面形貌研究
1.2.1 单颗磨粒的磨损研究
1.2.2 砂轮的磨损研究
1.2.3 砂轮磨损的检测研究
1.3 本课题的研究方案及拟展开的工作
第二章 单颗金刚石磨粒磨削碳化硅陶瓷磨损研究
2.1 单颗金刚石磨粒的磨损试验
2.1.1 试验准备
2.1.2 试验系统及装置
2.1.3 试验参数
2.2 单颗金刚石磨粒的磨损仿真
2.2.1 SiC陶瓷材料的本构模型概述
2.2.2 单颗磨粒仿真模型的建立
2.3 试验结果分析
2.3.1 单颗磨粒的磨损过程
2.3.2 不同切厚对磨损的影响
2.4 仿真结果分析
2.4.1 磨粒的磨损过程及应力云图
2.4.2 不同最大未变形切厚对磨粒磨损的影响
2.5 本章小结
第三章 砂轮磨损状态定量表征
3.1 基于单颗磨粒试验的砂轮磨损状态模型
3.2 砂轮表面特征的分类方法
3.2.1 卷积神经网络分类方法概述
3.2.2 砂轮图片的采集
3.2.3 样本的截取
3.2.4 卷积神经网络分类模型的训练
3.3 砂轮磨损状态的统计方法
3.3.1 砂轮表面图像的处理方法
3.3.2 处理后图像的统计方法
3.4 本章小结
第四章 砂轮磨损状态对加工质量的影响
4.1 砂轮的磨损试验
4.1.1 工件及磨削工具的准备
4.1.2 试验系统及装置
4.1.3 试验参数及试验方法
4.2 砂轮磨损状态的变化
4.2.1 图像的采集和处理
4.2.2 结果分析
4.3 砂轮磨损状态的影响
4.3.1 砂轮磨损状态对磨削力的影响
4.3.2 砂轮磨损状态对加工质量的影响
4.3.3 砂轮磨损状态对工件表面形貌的影响
4.4 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
参考文献
致谢
在学期间发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于AE信号的新型砂轮点磨削状态监测方法[J]. 尹国强,巩亚东,李宥玮,王飞. 东北大学学报(自然科学版). 2018(09)
[2]氧化铝陶瓷磨削金刚石砂轮磨损的声发射监测[J]. 郭力,邓喻,霍可可. 湖南大学学报(自然科学版). 2018(04)
[3]砂轮表面形貌检测方法的研究进展[J]. 刘伟,商圆圆,邓朝晖,刘仁通. 金刚石与磨料磨具工程. 2017(06)
[4]圆弧金刚石砂轮三维几何形貌的在位检测和误差评价[J]. 周炼,安晨辉,侯晶,陈贤华,王健. 光学精密工程. 2017(12)
[5]磨削加工监测技术研究进展[J]. 赵金坠,冯克明,邢波. 制造技术与机床. 2017(12)
[6]工程陶瓷的机械加工技术研究进展[J]. 雷蕾,田欣利,王龙,王望龙. 陶瓷学报. 2016(05)
[7]金刚石砂轮缓进给磨削单晶硅沟槽研究[J]. 艾小忱,董志刚,周平,康仁科,陈晓,郭东明. 金刚石与磨料磨具工程. 2015(02)
[8]采用频域融合方法的砂轮刀具磨损三维重构技术[J]. 朱爱斌,胡浩强,何大勇,陈渭. 西安交通大学学报. 2015(05)
[9]基于激光三角法的CBN杯形砂轮表面形貌检测[J]. 陈锋,陈五一,陈志同. 北京航空航天大学学报. 2011(10)
[10]陶瓷材料延性域磨削机理[J]. 郑建新,徐家文,吕正兵. 硅酸盐学报. 2006(01)
博士论文
[1]碳化硅磨削微观损伤机理及其高性能磨削技术研究[D]. 吴重军.东华大学 2017
[2]单磨粒磨削中的磨粒磨损过程及磨损状态监测方法研究[D]. 梅益铭.浙江大学 2017
[3]硬脆难加工材料高速磨削表面完整性及亚表面损伤研究[D]. 陈剑斌.湖南大学 2015
硕士论文
[1]磨床砂轮磨损及钝化程度的在线检测系统研究[D]. 张发奎.长春工业大学 2018
[2]单颗磨粒高速磨削AISI 1045钢磨削机理的仿真与实验研究[D]. 范梓良.太原理工大学 2018
[3]SiC光学元件超声振动磨削系统设计与研究[D]. 周莲.苏州科技大学 2018
[4]蓝宝石超声辅助磨削的实验研究[D]. 朱杰刚.华侨大学 2018
[5]菲涅尔微结构模芯精密磨削的砂轮磨损和工艺优化研究[D]. 郭晔恬.哈尔滨工业大学 2017
[6]单层PCBN砂轮感应钎焊制备技术与磨损特性研究[D]. 赵泽宇.南京航空航天大学 2017
[7]基于单颗磨粒的工程陶瓷磨削仿真与试验研究[D]. 胡浩.南京航空航天大学 2017
[8]砂轮表面形貌评定方法研究及其评价系统构建[D]. 康伟.华侨大学 2016
[9]大尺寸单晶硅阵列窄沟槽磨削加工技术研究[D]. 艾小忱.大连理工大学 2015
[10]硬脆材料高速磨削机理的研究与实践[D]. 袁益楚.东华大学 2012
本文编号：3151496
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
注释表
第一章 绪论
1.1 碳化硅陶瓷磨削机理与加工技术
1.1.1 碳化硅陶瓷磨削机理
1.1.2 碳化硅陶瓷磨削机理
1.2 砂轮磨损与砂轮表面形貌研究
1.2.1 单颗磨粒的磨损研究
1.2.2 砂轮的磨损研究
1.2.3 砂轮磨损的检测研究
1.3 本课题的研究方案及拟展开的工作
第二章 单颗金刚石磨粒磨削碳化硅陶瓷磨损研究
2.1 单颗金刚石磨粒的磨损试验
2.1.1 试验准备
2.1.2 试验系统及装置
2.1.3 试验参数
2.2 单颗金刚石磨粒的磨损仿真
2.2.1 SiC陶瓷材料的本构模型概述
2.2.2 单颗磨粒仿真模型的建立
2.3 试验结果分析
2.3.1 单颗磨粒的磨损过程
2.3.2 不同切厚对磨损的影响
2.4 仿真结果分析
2.4.1 磨粒的磨损过程及应力云图
2.4.2 不同最大未变形切厚对磨粒磨损的影响
2.5 本章小结
第三章 砂轮磨损状态定量表征
3.1 基于单颗磨粒试验的砂轮磨损状态模型
3.2 砂轮表面特征的分类方法
3.2.1 卷积神经网络分类方法概述
3.2.2 砂轮图片的采集
3.2.3 样本的截取
3.2.4 卷积神经网络分类模型的训练
3.3 砂轮磨损状态的统计方法
3.3.1 砂轮表面图像的处理方法
3.3.2 处理后图像的统计方法
3.4 本章小结
第四章 砂轮磨损状态对加工质量的影响
4.1 砂轮的磨损试验
4.1.1 工件及磨削工具的准备
4.1.2 试验系统及装置
4.1.3 试验参数及试验方法
4.2 砂轮磨损状态的变化
4.2.1 图像的采集和处理
4.2.2 结果分析
4.3 砂轮磨损状态的影响
4.3.1 砂轮磨损状态对磨削力的影响
4.3.2 砂轮磨损状态对加工质量的影响
4.3.3 砂轮磨损状态对工件表面形貌的影响
4.4 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
参考文献
致谢
在学期间发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于AE信号的新型砂轮点磨削状态监测方法[J]. 尹国强,巩亚东,李宥玮,王飞. 东北大学学报(自然科学版). 2018(09)
[2]氧化铝陶瓷磨削金刚石砂轮磨损的声发射监测[J]. 郭力,邓喻,霍可可. 湖南大学学报(自然科学版). 2018(04)
[3]砂轮表面形貌检测方法的研究进展[J]. 刘伟,商圆圆,邓朝晖,刘仁通. 金刚石与磨料磨具工程. 2017(06)
[4]圆弧金刚石砂轮三维几何形貌的在位检测和误差评价[J]. 周炼,安晨辉,侯晶,陈贤华,王健. 光学精密工程. 2017(12)
[5]磨削加工监测技术研究进展[J]. 赵金坠,冯克明,邢波. 制造技术与机床. 2017(12)
[6]工程陶瓷的机械加工技术研究进展[J]. 雷蕾,田欣利,王龙,王望龙. 陶瓷学报. 2016(05)
[7]金刚石砂轮缓进给磨削单晶硅沟槽研究[J]. 艾小忱,董志刚,周平,康仁科,陈晓,郭东明. 金刚石与磨料磨具工程. 2015(02)
[8]采用频域融合方法的砂轮刀具磨损三维重构技术[J]. 朱爱斌,胡浩强,何大勇,陈渭. 西安交通大学学报. 2015(05)
[9]基于激光三角法的CBN杯形砂轮表面形貌检测[J]. 陈锋,陈五一,陈志同. 北京航空航天大学学报. 2011(10)
[10]陶瓷材料延性域磨削机理[J]. 郑建新,徐家文,吕正兵. 硅酸盐学报. 2006(01)
博士论文
[1]碳化硅磨削微观损伤机理及其高性能磨削技术研究[D]. 吴重军.东华大学 2017
[2]单磨粒磨削中的磨粒磨损过程及磨损状态监测方法研究[D]. 梅益铭.浙江大学 2017
[3]硬脆难加工材料高速磨削表面完整性及亚表面损伤研究[D]. 陈剑斌.湖南大学 2015
硕士论文
[1]磨床砂轮磨损及钝化程度的在线检测系统研究[D]. 张发奎.长春工业大学 2018
[2]单颗磨粒高速磨削AISI 1045钢磨削机理的仿真与实验研究[D]. 范梓良.太原理工大学 2018
[3]SiC光学元件超声振动磨削系统设计与研究[D]. 周莲.苏州科技大学 2018
[4]蓝宝石超声辅助磨削的实验研究[D]. 朱杰刚.华侨大学 2018
[5]菲涅尔微结构模芯精密磨削的砂轮磨损和工艺优化研究[D]. 郭晔恬.哈尔滨工业大学 2017
[6]单层PCBN砂轮感应钎焊制备技术与磨损特性研究[D]. 赵泽宇.南京航空航天大学 2017
[7]基于单颗磨粒的工程陶瓷磨削仿真与试验研究[D]. 胡浩.南京航空航天大学 2017
[8]砂轮表面形貌评定方法研究及其评价系统构建[D]. 康伟.华侨大学 2016
[9]大尺寸单晶硅阵列窄沟槽磨削加工技术研究[D]. 艾小忱.大连理工大学 2015
[10]硬脆材料高速磨削机理的研究与实践[D]. 袁益楚.东华大学 2012
本文编号：3151496
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