振动辅助磁力研磨工程陶瓷加工机理及试验研究

发布时间：2017-06-22 11:11

  本文关键词：振动辅助磁力研磨工程陶瓷加工机理及试验研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：工程陶瓷的精密加工技术已经日趋成熟,各种精整加工方法被相继提出和应用。振动辅助磁力研磨技术是在普通磁力研磨基础上发展的一种高效精密加工技术,兼具振动研磨和传统研磨的特点,较好的解决了普通磁力研磨加工效率低、表面加工质量不易控制、磨料浪费严重的不足。考虑到振动辅助磁力研磨在加工硬脆材料方面的独特优势,如低切削力、高精度、高表面加工质量等,本文采用振动辅助磁力研磨方法加工陶瓷管内表面,将特种加工与普通精密加工技术相结合,实现了工程陶瓷的高效精密加工。本课题对振动辅助磁力研磨工程陶瓷进行了系统的理论和试验研究,建立了轴向振动辅助磁力研磨陶瓷管内表面加工模型,分析了高频率小振幅和低频率大振幅振动辅助磁力研磨的加工特性;建立了振动辅助磁力研磨磁粒刷运动方程,对磁粒刷运动特性进行了分析,讨论了单颗磨粒运动轨迹发生干涉的临界条件;采用单因素法仿真了振幅、振动频率、工件进给速度、工件转速对磁粒刷运动轨迹的影响,并对不同运动轨迹的加工效率和效果做了深入分析;基于压痕断裂力学深入分析了陶瓷材料的去除机理,得出了陶瓷材料脆性去除和塑性去除的临界条件,同时研究了振动辅助磁力研磨的表面创成机理。针对振动辅助磁力研磨陶瓷管内表面高效精密加工的要求,设计了相应的加工设备。采用有限元法对振动辅助磁力研磨装置中的磁场发生装置进行了详细的研究,包括研磨压力的控制与研磨头形状的设计,利用ANSYS有限元软件对不同加工条件下的研磨压力进行了分析,得出了最佳的设计方案。利用振动辅助改变了普通磁力研磨的材料去除机理和表面创成机理,改善加工质量并提高加工效率,实现了对陶瓷管内表面的高效精密加工。对振动辅助磁力研磨材料去除特性和表面粗糙度特性行了试验研究,对比了振动辅助磁力研磨和普通磁力研磨的不同,通过单因素试验分析了振幅、振动频率、工件转速和进给速度对材料去除特性和表面粗糙度特性的影响;对振动辅助磁力研磨表面显微特性进行了研究,分别从表面显微形貌、表面轮廓和表面残余应力方面对比了振动辅助磁力研磨和普通磁力研磨的不同,获得了振动辅助对表面显微特性的影响规律。
【关键词】：振动辅助 磁力研磨 工程陶瓷 表面加工质量 加工效率
【学位授予单位】：辽宁科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ174.1
【目录】：

• 中文摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 1. 绪论9-18
• 1.1 工程陶瓷材料的发展与研究现状9-10
• 1.2 工程陶瓷材料精密加工技术的研究现状10-15
• 1.2.1 工程陶瓷材料的高效切削加工技术10-11
• 1.2.2 工程陶瓷材料的高效深切磨削技术11
• 1.2.3 工程陶瓷材料的ELED精密磨削技术11-12
• 1.2.4 工程陶瓷材料的超声振动磨削技术12-14
• 1.2.5 工程陶瓷材料的磁力研磨加工技术14-15
• 1.3 振动辅助磁力研磨加工技术的研究现状15-16
• 1.4 课题研究意义16
• 1.5 本文研究主要内容16-18
• 2. 轴向振动辅助磁力研磨加工机理研究18-32
• 2.1 轴向振动辅助磁力研磨陶瓷管内表面加工模型18-19
• 2.2 轴向振动辅助磁力研磨运动特性19-22
• 2.2.1 轴向振动辅助磁力研磨磁粒刷运动方程19-20
• 2.2.2 轴向振动辅助磁力研磨磁粒刷速度分析20
• 2.2.3 轴向振动辅助磁力研磨单颗磨粒空切现象20-22
• 2.3 轴向振动辅助磁力研磨磁粒刷运动轨迹仿真22-27
• 2.3.1 振幅对磁粒刷研磨轨迹的影响22-25
• 2.3.2 频率对磁粒刷研磨轨迹的影响25
• 2.3.3 工件进给速度对磁粒刷研磨轨迹的影响25-26
• 2.3.4 工件转速对磁粒刷研磨轨迹的影响26-27
• 2.4 轴向振动辅助磁力研磨材料去除机理研究27-31
• 2.4.1 陶瓷材料去除机理27-28
• 2.4.2 基于压痕断裂力学陶瓷材料去除机理28-29
• 2.4.3 振动辅助磁力研磨陶瓷材料去除机理29-31
• 2.5 振动辅助磁力研磨表面创成机理31
• 2.6 本章小结31-32
• 3. 振动辅助磁力研磨装置设计32-40
• 3.1 振动辅助磁力研磨装置的设计原则32
• 3.2 偏心盘振动机构设计32-34
• 3.3 超声振动机构的设计34-35
• 3.4 磁力研磨机构的设计35-38
• 3.4.1 辅助磁铁对研磨压力的影响35-37
• 3.4.2 研磨头形状对研磨压力的影响37-38
• 3.5 磁性磨粒的选择38-39
• 3.6 本章小结39-40
• 4. 振动辅助磁力研磨材料去除特性及表面加工质量试验研究40-58
• 4.1 振动辅助磁力研磨材料去除特性试验研究40-45
• 4.1.1 试验条件与方法40-41
• 4.1.2 试验结果与分析41-45
• 4.1.3 试验结论45
• 4.2 振动辅助磁力研磨表面粗糙度特性试验研究45-50
• 4.2.1 试验条件与方法45-46
• 4.2.2 试验结果与分析46-50
• 4.2.3 试验结论50
• 4.3 振动辅助磁力研磨显微特性试验研究50-57
• 4.3.1 试验条件与方法50-52
• 4.3.2 振动辅助对表面显微形貌的影响52-54
• 4.3.3 振动辅助对表面微观轮廓的影响54-55
• 4.3.4 振动辅助对表面残余应力的影响55-56
• 4.3.5 试验结论56-57
• 4.4 本章小结57-58
• 5. 结论与展望58-60
• 5.1 结论58-59
• 5.2 展望59-60
• 参考文献60-63
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况63-64
• 致谢64-65
• 作者简介65-66

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本文编号：471622