超声振动套削硬脆材料小直径深孔研究

发布时间：2021-05-10 08:27

　　随着智能化和物联网对对传统老工业的冲击,科技手段的日益精进促使现代工业技术也不断向着智能化、优质化、创新化和高效化的趋势发展。诸多新型材料的出现带给了现代工业新的可能性,其中,硬脆材料（如光学玻璃、硅晶体、宝石、陶瓷等）被越来越多的应用到航空航天、船舶、光学、生物医学、国防工业和核工业等重要的领域中,并发挥着极为重要的作用。由于硬脆材料属性特殊,容易发生脆性断裂,且加工出来的产品表面粗糙度难以控制,容易影响其实际应用的性能。然而为保证硬脆材料能够适应于更多的装备上,对其微小直径深孔的加工必不可少,所以如何控制脆性材料的断裂,将其表面粗糙度降到最低,对脆性材料的实际应用有非常重要的作用。本文通过对超声振动套削光学玻璃的理论分析,获得了超声振动套削加工的运动轨迹,并以此为基础探究了该加工方式下材料的去除机理。通过研究光学玻璃裂纹形成的理论,进一步验证了加工方式中各个因素（如主轴转速、进给速度、振幅）对脆性材料的影响作用。利用超声振动金刚石压头对光学玻璃进行划痕实验,发现了有超声振动的划痕表面明显优于普通振动的划痕表面。以研究优化套削后孔壁的表面粗糙度为试验目的,搭建了超声振动试验平台。结合... 

【文章来源】：西安理工大学陕西省

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 选题背景
    1.2 特种加工种类
        1.2.1 电火花加工
        1.2.2 电解加工
        1.2.3 激光加工
        1.2.4 超声加工
    1.3 国内外超声振动孔加工的发展及研究现状
    1.4 本文的主要研究内容
2 超声振动加工原理及材料去除机理分析
    2.1 超声振动加工的基本原理
    2.2 超声振动加工系统的主要组成部分
    2.3 超声振动套削的运动分析
    2.4 超声振动套削加工材料去除机理
    2.5 光学玻璃压痕理论分析
        2.5.1 脆性材料的断裂方式
        2.5.2 光学玻璃压痕分析
    2.6 材料去除模型
    2.7 本章小结
3 光学玻璃划痕实验超声振动表面损伤分析
    3.1 超声振动划痕实验原理及其设备
        3.1.1 实验原理
        3.1.2 实验设备
    3.2 超声振动单一划痕实验研究
        3.2.1 单一划痕实验方案
        3.2.2 普通划痕表面损伤分析
        3.2.3 超声振动划痕表面损伤分析
    3.3 超声振动双划痕实验研究
        3.3.1 双划痕实验方案
        3.3.2 不同间距超声振动划痕表面损伤分析
        3.3.3 相同位置超声振动划痕表面损伤分析
    3.4 本章小结
4 超声振动套削光学玻璃试验研究
    4.1 试验平台的设计与搭建
    4.2 表面粗糙度试验方法
    4.3 表面粗糙度单因素试验结果
        4.3.1 主轴转速对表面粗糙度的影响规律
        4.3.2 振幅对表面粗糙度的影响规律
        4.3.3 进给速度对表面粗糙度的影响规律
    4.4 正交试验方案
    4.5 试验结果与分析
        4.5.1 孔壁表面粗糙度的结果对比分析
        4.5.2 套削试验结果优化分析
    4.6 本章小结
5 超声振动套削光学玻璃的有限元分析
    5.1 有限元Ansys Ls-Dyna软件及TrueGrid软件
    5.2 套削光学玻璃有限元仿真前处理
        5.2.1 光学玻璃的模型建立
        5.2.2 烧结金刚石颗粒刀具的模型建立
        5.2.3 合并部件后的模型
    5.3 材料的属性、单元的类型和边界条件的选择
        5.3.1 定义材料的属性
        5.3.2 单元类型的选择
        5.3.3 边界条件的设置
    5.4 超声振动套削光学玻璃有限元仿真结果分析
        5.4.1 主轴转速对孔壁等效应力的影响
        5.4.2 振幅对孔壁等效应力的影响
        5.4.3 进给速度对孔壁等效应力的影响
    5.5 本章小结
6 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
致谢
参考文献


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于DEFORM-3D的钛合金超声振动钻削加工特性分析[J]. 许金凯,任欢欢.  工具技术. 2018(08)
[2]硬脆材料旋转超声加工技术的研究现状及展望[J]. 冯平法,王健健,张建富,吴志军.  机械工程学报. 2017(19)
[3]超声加工技术的应用现状及其发展趋势[J]. 房善想,赵慧玲,张勤俭.  机械工程学报. 2017(19)
[4]圆锥形超声变幅杆的动力学理论分析[J]. 张兴红,何涛,邱磊,武亮.  机械科学与技术. 2015(05)
[5]激光旋切法加工高质量微小孔工艺与理论研究[J]. 段文强,王恪典,董霞,梅雪松,王文君,凡正杰.  西安交通大学学报. 2015(03)
[6]超声变幅杆参数化优化设计研究[J]. 李彬,李亚,孟鑫,王宗彦.  机械设计与制造. 2013(11)
[7]二次法激光加工小孔技术[J]. 张晓兵,孙瑞峰.  航空学报. 2014(03)
[8]激光打孔中离焦量与小孔尺寸关系的实验研究[J]. 谭险峰,杨俊华,耿艳青.  应用激光. 2011(03)
[9]电解加工技术的现状与展望[J]. 陈远龙,张正元.  航空制造技术. 2010(05)
[10]综合改善微细电解加工精度的工艺研究[J]. 马晓宇,李勇,胡满红,刘改红.  电加工与模具. 2009(05)

博士论文
[1]KDP晶体表面微缺陷及其修复对抗激光损伤能力影响研究[D]. 程健.哈尔滨工业大学 2016

硕士论文
[1]基于微器件的超声微细加工基础试验研究[D]. 吴冰洁.南京航空航天大学 2006



本文编号：3179044