磨粒叶序排布端面砂轮磨削机理的若干研究

发布时间：2017-08-08 07:28

  本文关键词：磨粒叶序排布端面砂轮磨削机理的若干研究

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【摘要】：磨削加工是目前应用最为广泛的精密和超精密加工技术之一,一般作为机械加工的最后一道工序,以获得高精度和高质量的加工表面。与车削和铣削等加工方法相比,磨削加工方法存在着非常大的优势。但是由于砂轮表面磨粒分布的随机性,易引起砂轮表面磨粒堵塞,导致磨削时损伤工件,在影响加工工件表面质量的同时降低了砂轮的使用寿命。因此,对砂轮表面进行磨粒的有序化排布,提高加工表面质量的同时改善砂轮的磨削性能,成为磨削加工领域研究的热点问题。为此本文将生物学中的叶序排布理论引入到端面砂轮的设计中来,并进一步开展砂轮表面磨粒的有序化排布的研究,以使磨粒排布处于最致密均匀的状态,这对未来有序化可控排布砂轮的磨削研究和推动磨削技术的发展具有重要意义。本文首先通过对生物学叶序理论的研究,完成了叶序模型的建立。利用三维软件建立了叶序磨粒排布砂轮模型,提出了砂轮表面磨粒有序排布的设计方法,进而完成叶序磨粒排布端面电镀砂轮的制造。其次,从运动学的角度建立不同排布砂轮磨削工件表面粗糙度的数学模型,利用MATLAB软件对四棱锥磨粒不同排布砂轮磨削工件表面三维几何形貌进行了仿真分析;分析不同磨削参数对砂轮磨削工件表面粗糙度的影响规律,并对叶序、交错、无序及矩阵排布砂轮进行仿真对比。结果表明,叶序排布砂轮性能较好。再次,开展了端面砂轮磨削加工实验。研究叶序系数以及磨削参数对于砂轮磨削工件表面粗糙度的影响。实验结果表明,砂轮磨削工件表面粗糙度随着叶序系数k的增大而变大;与其他排布砂轮相比,叶序排布砂轮磨削后得到的粗糙度最小;实验结果与MATLAB仿真后得到的粗糙度趋势走势一致。最后,完成砂轮磨削力实验。对不同排布砂轮进行磨削加工实验对比分析,实验结果表明叶序排布砂轮磨削后测得的磨削力随叶序系数k的增大而减小;相较错位、矩阵、无序排布,叶序磨粒排布端面砂轮磨削工件后测得的磨削力最小。
【关键词】：磨削 叶序 端面砂轮 粗糙度
【学位授予单位】：沈阳理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG580.6
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-21
• 1.1 本课题研究的背景12-13
• 1.2 国内外相关研究现状13-19
• 1.2.1 磨削技术未来的发展趋势13-14
• 1.2.2 磨粒有序化排布砂轮的研究现状14-17
• 1.2.3 磨粒有序排布对砂轮磨削时产生的粗糙度和力的影响17-19
• 1.3 课题来源及意义19-20
• 1.3.1 课题的来源19
• 1.3.2 课题的意义19-20
• 1.4 本课题研究内容20-21
• 第2章 磨粒叶序排布端面砂轮的设计与制造21-30
• 2.1 植物叶序的概述21-22
• 2.2 基于H.Vogel叶序模型的葵花籽粒分布22-25
• 2.2.1 葵花籽粒的叶序模型22-23
• 2.2.2 叶序参数对于籽粒排布的影响23-25
• 2.3 磨粒叶序排布砂轮基体的设计25-27
• 2.3.1 砂轮基体的设计25
• 2.3.2 砂轮表面磨粒排布设计25-27
• 2.4 磨粒叶序排布砂轮的制造27-29
• 2.4.1 电镀流程介绍27-28
• 2.4.2 电镀砂轮实物28-29
• 2.5 本章小结29-30
• 第3章 端面砂轮磨削的表面粗糙度仿真分析30-52
• 3.1 端面砂轮磨削的表面粗糙度数学建模30-35
• 3.1.1 磨粒在z轴方向的切削深度32-33
• 3.1.2 不同排布砂轮表面磨粒的极坐标位置方程33-35
• 3.2 砂轮磨削工件表面形貌的可行性分析35-36
• 3.2.1 MATLAB软件的概述35
• 3.2.2 MATLAB模拟砂轮磨削工件表面三维几何形貌35-36
• 3.3 砂轮磨削仿真过程设计分析36-39
• 3.3.1 砂轮模拟磨削工件表面流程设计36-37
• 3.3.2 砂轮模拟仿真各个变量的对比设计37-39
• 3.4 MATLAB仿真砂轮磨削工件表面三维形貌粗糙度值39-42
• 3.5 砂轮磨削仿真及仿真结果分析42-51
• 3.5.1 叶序系数k对磨粒叶序排布砂轮磨削工件表面粗糙度的影响42-44
• 3.5.2 四棱锥型磨粒不同排布砂轮磨削工件表面粗糙度仿真44-51
• 3.6 本章小结51-52
• 第4章 端面砂轮磨削的表面粗糙度实验52-65
• 4.1 实验材料及性能52-53
• 4.2 磨削实验设备与过程53-58
• 4.2.1 实验设备概述53-56
• 4.2.2 实验过程的设计56-58
• 4.3 磨削实验结果与分析58-64
• 4.3.1 磨削区工件表面粗糙度的稳定过程58-59
• 4.3.2 叶序系数k对砂轮磨削工件表面粗糙度的影响59-60
• 4.3.3 不同排布砂轮磨削工件表面粗糙度对比试验60-64
• 4.4 本章小结64-65
• 第5章 端面砂轮磨削力实验65-76
• 5.1 磨削力测量设备65-66
• 5.2 磨削力的分析66
• 5.3 磨削实验方案的设定66-67
• 5.4 端面砂轮磨削实验结果分析67-75
• 5.4.1 磨削区工件表面磨削力的稳定过程67-70
• 5.4.2 叶序系数k对叶序砂轮磨削力的影响70-71
• 5.4.3 不同排布砂轮磨削力对比试验71-75
• 5.5 本章小结75-76
• 结论与展望76-78
• 1 结论76
• 2 展望76-78
• 参考文献78-82
• 攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果82-83
• 致谢83-84

【共引文献】

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1 崔建昆;范灏;奚伟辰;卢强;张立阳;;五轴联动数控工具磨床工作台运动方案与结构设计[J];机械工程与自动化;2011年04期

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本文编号：638823