内圆切片机刀片张紧特性研究

发布时间：2020-05-22 09:22

【摘要】：基于内圆切片机的内圆切片方法,具有切割精度高、加工灵活和污染小等诸多优点,是目前硬脆材料切片加工的主流方法之一。内圆切片机刀片作业之前需要通过张紧来提升刚度,而刀片张紧后的刃口不平度、刚度和动态特性等张紧状态的优劣直接影响着后续切片加工精度的高低。因此,关于内圆刀片张紧特性的研究对于内圆切片技术的发展具有重要的理论和工程意义,同时也为其它各类环形圆盘片的研究和应用提供参考。本文研究内容主要包括:1.内圆刀片是被广泛应用的各类环形圆盘片中的一种,进行环形圆盘片的先行性理论研究,以更加深入地了解内圆刀片的工作特性和张紧意义。本文建立环形圆盘片的通用数学模型,考虑包含内圆刀片内圈自由与外圈固定边界在内的25种内外圈边界条件组合。对数学模型进行解析和数值计算,分析各种边界条件下环形圆盘片的固有频率、稳态振幅比、临界转速和极限转速等静动态特性,并根据理论结果进一步分析内圆刀片边界条件的固有优势和劣势,以及张紧对于内圆刀片切片加工的意义。2.使用有限元软件开展内圆刀片张紧过程接触非线性大变形仿真分析,定义内圆刀片张紧装置各部件间的接触参数,设置十个张紧螺栓预紧力的载荷步,并完成内圆刀片张紧的仿真计算。仿真研究张紧螺栓不同拧紧次数、顺序、预紧力和偏载情况对张紧后内圆刀片刃口不平度和固有频率的影响。3.设计内圆刀片张紧实验测试方案,搭建实验台软硬件系统,开展内圆刀片张紧实验研究。使用扭力扳手与标准量块、塞尺,完成内圆刀片定量张紧。使用数据采集卡和多种传感器,测试不同张紧状态下内圆刀片的刃口不平度、刚度和振动响应。进行实验数据降噪和频域变换等后处理,分析不同张紧方案对内圆刀片张紧状态的影响,并验证理论仿真计算的正确性。4.根据理论仿真和实验研究结果,以改善内圆刀片张紧质量和提升切片加工精度为改进目标,分别从最佳张紧下压量区间、张紧螺栓拧紧顺序和拧紧次数等角度出发,对内圆切片机刀片张紧工艺进行改进,为生产实际提供参考方案。
【图文】：

内圆,钕铁硼,硬脆材料,刀片

材料具有高硬度、耐磨损、耐腐蚀、耐高温、化学稳定性好等优越于机械、航空、电子、光学等工业和民用领域。但是硬脆材料也碎裂、表面层组织易损伤等缺点，，因此存在加工难问题，如何解加工问题一直是业界研究的重点[1]。经过多年的发展，在传统切等加工方式的基础上，出现了一些硬脆材料的精密加工方式，诸片加工、多线切割加工、超声加工、高能束流加工、电加工和化工方式[2-3]。际生产过程中，磁性材料、半导体硅、陶瓷、玻璃、石英、硬质的切割和切片加工十分普遍。如图 1.1 所示，钕铁硼和单晶硅棒片加工，形成用途更加广泛的片状原料。硬脆材料的切割方式按来分，有圆片锯、带锯、线锯三大类；而在硬脆材料的切片加工刀片的内圆切片方法和基于线锯/磨料的多线切片方法是硬脆材料大主流方法[4-7]。

加工示意图,内圆,实物,多线

图 1.2 内圆切片加工示意图及实物图多线切片方法如图 1.3 所示，该方法是利用固着磨料或游离磨料切削液在多根钢丝定向运动的带动下实现材料去除加工，一次可并行完成多处切割，切割效率高，通过增加切割线长度可进行超大直径工件的切片加工。图 1.3 多线切片加工示意图及实物图棒料切割丝
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG71

【参考文献】