RBSiC超声辅助磨削工艺研究

发布时间：2017-10-21 11:15

  本文关键词：RBSiC超声辅助磨削工艺研究

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【摘要】：随着科学技术的发展,空间光学系统对空间反射镜的口径要求越来越大,为了降低发射成本,需要对反射镜进行轻量化的设计和制造。反应烧结碳化硅(Reaction Bonded Silicon Carbide, RBSiC)具有比刚度大、热膨胀系数小、导热性好、抗冲击性能好、减重效果好、硬度高等优良性能,同时它制备工艺简单,可制备复杂结构镜体,目前是制备大口径空间反射镜的首选材料。RBSiC是一种典型的硬脆材料,机械加工性能较差,加工过程中刀具极易磨损,加工效率较低。超声辅助磨削结合传统的磨削加工和超声加工的特点在硬脆材料加工领域有很好的应用前景,可以很好的改善加工过程中的力热特性,提高加工效率。本文在题组自行研发的超声辅助磨削试验平台上分别进行了超声辅助磨削试验和普通磨削试验。试验过程中对加工表面的表面形貌、材料的亚表面损伤和磨削力进行了研究,分析了超声辅助磨削过程材料的去除机理。本文主要研究内容和得出的主要结论如下：(1)分别采用60#和325#砂轮进行了超声辅助磨削和普通磨削RBSiC材料试验,试验后观察了材料的表面形貌,并测量了表面粗糙度。试验结果表明：超声辅助磨削和普通磨削过程材料均主要以脆性断裂和塑形划擦两种方式去除,材料表面分布着破碎凹坑和塑性划擦痕迹。超声辅助磨削表面破碎面积更大,分布更加均匀。超声辅助磨削表面粗糙度要略大于普通磨削表面。(2)采用截面显微法对磨削试验试样进行了亚表面损伤检测,分析了损伤的主要类型,并统计了损伤的分布情况,分析了超声振动对于亚表面损伤的影响。试验结果表明：RBSiC材料超声辅助磨削和普通磨削亚表面损伤形式上无明显差别,主要由靠近材料表面的破碎凹坑和扩展至材料内部的长裂纹组成；由于材料特性的影响,亚表面损伤主要发生在材料内部的SiC颗粒上,Si相和SiC相得界面对裂纹的扩展有一定的阻碍作用；超声辅助磨削试样亚表面损伤略大于普通磨削试样,超声振动未使材料亚表面损伤明显增加。(3)进行磨削力测量试验,分别测量超声辅助磨削和普通磨削RB-SiC材料时的磨削力情况,分别研究了磨削深度、进给速度和主轴转速对磨削力的影响。试验结果表明：超声振动使磨削力大幅下降,下降幅度可达35%以上；磨削深度对磨削力影响很大,随着磨削深度的增加,磨削力急剧上升。在超声辅助磨削加工过程允许使用更大的磨削深度从而显著的提高了材料的去除率。进给速度和主轴转速对磨削力影响很小,随着参数的变大,磨削力仅有小幅上升
【关键词】：RBSiC 超声辅助磨削 亚表面损伤 表面粗糙度 磨削力
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG580.6
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 1 绪论7-14
• 1.1 课题背景7-8
• 1.2 反应烧结碳化硅材料空间反射镜研究现状8-9
• 1.3 碳化硅材料加工技术研究现状9-11
• 1.4 超声辅助磨削技术研究现状11-12
• 1.5 课题来源与研究内容12-14
• 1.5.1 课题来源12-13
• 1.5.2 本文研究内容13-14
• 2 超声辅助磨削试验平台及磨削过程运动学分析14-22
• 2.1 超声振动系统组成14-17
• 2.2 试验材料17-18
• 2.3 超声辅助磨削磨粒运动学分析18-21
• 2.4 本章小结21-22
• 3 RBSiC超声辅助磨削表面形貌观测22-30
• 3.1 磨削试验参数及检测方法22-24
• 3.1.1 磨削试验参数22
• 3.1.2 表面形貌观测方法22-23
• 3.1.3 粗糙度检测方法23-24
• 3.2 表面形貌观察结果24-26
• 3.3 表面形貌图像识别处理26-28
• 3.4 磨削表面粗糙度28-29
• 3.5 本章小结29-30
• 4 RBSiC超声辅助磨削亚表面损伤研究30-39
• 4.1 亚表面损伤检测方法30-33
• 4.1.1 截面显微法30-32
• 4.1.2 截面显微法试样制备效果32-33
• 4.2 亚表面损伤特征33-34
• 4.3 亚表面损伤深度统计34-38
• 4.4 本章小结38-39
• 5 RBSiC材料超声辅助磨削力研究39-46
• 5.1 磨削力测量试验方法39-41
• 5.2 磨削力试验结果41-45
• 5.2.1 磨削深度对磨削力影响41-43
• 5.2.2 进给速度对磨削力影响43-44
• 5.2.3 主轴转速对磨削力影响44-45
• 5.4 本章小结45-46
• 结论46-47
• 参考文献47-51
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况51-52
• 致谢52-53

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 邓清;肖鹏;熊翔;;碳化硅轻型反射镜的研究进展[J];材料导报;2007年02期

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 ;第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集正文目次[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅰ[C];2004年

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本文编号：1073031