微晶云母陶瓷深小孔超声磨削表面及亚表面形成研究

发布时间：2022-11-07 18:01

　　微晶云母陶瓷具有高强度、高硬度和耐腐蚀等优异性能,广泛应用在航空航天领域,尤其是在孔系众多的复杂壳体上的使用,但是由于陶瓷材料的高脆性以及深小孔的结构特征,导致对其进行深小孔加工成为一项工程难题。超声辅助磨削结合了超声加工和磨削加工的优点,能够有效降低工件加工中所受磨削力,是解决工程陶瓷材料深小孔加工难题的一项高效高质量加工技术。本文对微晶云母陶瓷深小孔超声磨削加工的原理、表面粗糙度和亚表面裂纹进行了研究。本文首先基于运动学知识,建立了砂轮侧面磨粒和端面磨粒的轨迹方程,并结合压痕断裂力学模型,求解出了微晶云母陶瓷在磨削加工中脆塑转变深度理论值,开展了刻划实验进行了材料去除机理和脆塑转变深度理论值的验证,对比了普通划痕和超声划痕的形貌特征,得出了超声振动的加入可以明显改善磨削加工原理的结论。根据砂轮侧面磨粒磨削轨迹方程和材料去除机理,建立了微晶云母陶瓷超声辅助磨削深小孔加工表面粗糙度的数值仿真模型,得到了深小孔表面三维形貌仿真图,并计算出了各加工参数下的工件表面粗糙度值,开展深小孔磨削加工实验并借助显微镜获得了小孔表面实际形貌及表面粗糙度实测值,通过与模拟结果的对比,验证了模型的可靠性,... 

【文章页数】：89 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题来源和研究的目的及意义
        1.1.1 课题来源
        1.1.2 课题研究目的及意义
    1.2 国内外在该方向的研究现状及分析
        1.2.1 超声辅助磨削加工的研究现状
        1.2.2 表面粗糙度的研究现状
        1.2.3 亚表面裂纹的研究现状
        1.2.4 国内外文献综述
    1.3 主要研究内容
第2章 微晶云母陶瓷深小孔超声辅助磨削加工原理的研究
    2.1 引言
    2.2 微晶云母陶瓷深小孔磨削加工中磨粒的运动学分析
        2.2.1 砂轮侧面磨粒运动学分析
        2.2.2 砂轮底面磨粒运动学分析
    2.3 微晶云母陶瓷材料去除机理的分析
        2.3.1 材料去除机理的理论分析
        2.3.2 微晶云母陶瓷恒切深刻划实验
    2.4 本章小结
第3章 超声辅助磨削微晶云母陶瓷深小孔表面粗糙度的研究
    3.1 引言
    3.2 深小孔表面粗糙度的数值模拟仿真
        3.2.1 砂轮表面形貌仿真
        3.2.2 深小孔表面三维形貌生成算法
        3.2.3 深小孔表面粗糙度值求解算法
        3.2.4 深小孔表面粗糙度数值仿真模型的仿真结果
    3.3 深小孔表面粗糙度数值仿真模型的实验验证
    3.4 加工参数对表面粗糙度的影响规律
        3.4.1 主轴转速对表面粗糙度的影响规律
        3.4.2 主轴轴向进给速度对表面粗糙度的影响规律
        3.4.3 超声振动幅值对表面粗糙度的影响规律
    3.5 本章小结
第4章 超声辅助磨削微晶云母陶瓷深小孔亚表面裂纹的仿真研究
    4.1 引言
    4.2 亚表面裂纹评价标准的建立
        4.2.1 亚表面裂纹的产生机制和分布特征
        4.2.2 亚表面裂纹的检测方法
        4.2.3 亚表面裂纹的评价标准
    4.3 深小孔亚表面裂纹的数值模拟仿真
        4.3.1 亚表面裂纹的生成算法
        4.3.2 评价指标的求解算法
        4.3.3 小孔亚表面裂纹数值仿真模型的仿真结果
    4.4 加工参数对亚表面裂纹的影响规律
        4.4.1 主轴转速对亚表面裂纹的影响规律
        4.4.2 主轴轴向进给速度对亚表面裂纹的影响规律
        4.4.3 超声振动幅值对亚表面裂纹的影响规律
    4.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]三维超声辅助磨削的表面质量研究[J]. 徐瑞玲,赵波.  制造技术与机床. 2020(05)
[2]硬脆材料超声辅助磨削技术研究现状及展望[J]. 丁凯,李奇林,苏宏华,陈玉荣.  金刚石与磨料磨具工程. 2020(01)
[3]工程陶瓷高效精密磨削加工技术的研究进展[J]. 夏涛,邓朝晖,刘伟,李重阳,万林林.  机械制造与自动化. 2019(05)
[4]陶瓷材料的超声辅助铣磨削加工技术[J]. 陈发胜,苏长发,张占华,李玉宝,杜小孔,薛晓飞.  导航与控制. 2019(05)
[5]工程陶瓷内圆磨削表面粗糙度研究[J]. 闫海鹏,吴玉厚,王贺.  组合机床与自动化加工技术. 2018(04)
[6]超声加工技术的研究进展及其发展趋势[J]. 张能,魏昕,谢小柱,胡伟.  机械设计与制造. 2018(04)
[7]硬脆材料超声加工技术的研究[J]. 黄飞,魏昕,邹建军,谢小柱,胡伟.  机械工程与自动化. 2017(05)
[8]航空复杂壳体零件深孔加工技术研究[J]. 张晓东,韩策.  航空制造技术. 2017(15)
[9]超声振动螺线磨削表面微观形貌建模与仿真研究[J]. 王秋燕,梁志强,王西彬,周天丰,赵文祥,吴勇波,焦黎.  机械工程学报. 2017(19)
[10]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)

博士论文
[1]稀土氧化物激光晶体超精密磨削机理及工艺研究[D]. 李琛.哈尔滨工业大学 2019
[2]高体积分数SiCpAl超声辅助磨削加工工艺特性研究[D]. 梁桂强.吉林大学 2016

硕士论文
[1]微晶云母陶瓷超声振动铣磨小孔出口崩边研究[D]. 张黎明.哈尔滨工业大学 2019
[2]微晶云母陶瓷超声磨削深小孔表面质量的研究[D]. 王致远.哈尔滨工业大学 2018
[3]碳化硅陶瓷精密磨削亚表面损伤及预测研究[D]. 刘民慧.哈尔滨工业大学 2014
[4]超声辅助放电铣削五轴复合加工机床数控系统的研究[D]. 顾爽.天津大学 2012



本文编号：3704146