纳米氧化锆陶瓷超声金刚石飞切去除机理及刀具磨损研究

发布时间：2017-07-26 13:27

  本文关键词：纳米氧化锆陶瓷超声金刚石飞切去除机理及刀具磨损研究

  更多相关文章： 纳米氧化锆陶瓷 超声加工 金刚石飞切加工 表面质量 切削力 刀具磨损

【摘要】：随着科学技术的不断发展和进步,硬脆类难加工材料的应用日趋广泛,对陶瓷等硬脆材料的加工提出了愈来愈高的要求,对产品微结构和加工精度的要求更加苛刻和严格。硬脆材料的传统磨削加工方法加工效率低、成本高、粉尘及废液污染严重,已不能满足现代制造发展的需求。所以,为解决硬脆材料加工难的问题,必须寻求新的微结构功能表面加工技术。本文基于超声振动理论、微切削力理论等,研究了超声辅助金刚石飞切(即超声飞切)纳米氧化锆(ZrO2)陶瓷的材料去除机理以及表面微观特性,对纳米ZrO2陶瓷表面特性的影响从微观方面进行深入分析,为纳米ZrO2陶瓷的超声辅助金刚石飞切高效精密加工新工艺提供了理论分析。具体从以下方面进行了研究:(1)以纳米ZrO_2陶瓷为试件,基于超声振动理论,对超声辅助金刚石飞切系统中工件的质点和刀尖运动轨迹进行了运动学分析,建立超声辅助金刚石飞切刀尖切削轨迹方程,并总结出超声作用下材料的去除机理。进行了超声辅助金刚石飞切纳米ZrO2陶瓷正交试验,研究粗糙度的变化,分析超声振动及各个加工参数下对加工表面质量影响的规律。(2)基于普通金刚石飞切切削力模型、超声和微切削理论,推导出超声辅助金刚石飞切过程中切削力的模型,通过对超声辅助金刚石飞切切削力的分析,研究切削力随超声条件下各参数的变化规律。(3)基于扫描电镜,能谱分析仪和显微镜测试技术,研究了刀具的磨损机理,磨损形式及超声对刀具磨损程度的影响。
【关键词】：纳米氧化锆陶瓷 超声加工 金刚石飞切加工 表面质量 切削力 刀具磨损
【学位授予单位】：河南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG663;TQ174.1
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-18
• 1.1 课题来源10
• 1.2 课题研究的意义10-12
• 1.3 国内外研究现状12-15
• 1.3.1 硬脆材料的精密切削的研究现状12
• 1.3.2 金刚石飞切的研究现状12-14
• 1.3.3 硬脆材料超声振动切削的研究现状14
• 1.3.4 刀具磨损的研究现状14-15
• 1.4 本课题的框架结构及研究内容15-18
• 1.4.1 本文框架结构15-16
• 1.4.2 研究内容16-18
• 2 超声辅助金刚石飞切系统的建立及加工质量的研究18-38
• 2.0 前言18
• 2.1 超声辅助金刚石飞切加工原理18-20
• 2.2 超声辅助金刚石飞切系统运动学分析20-24
• 2.2.1 超声辅助金刚石飞切过程刀尖切削运动方程的建立20-21
• 2.2.2 刀尖在加工过程中振动次数分析21-22
• 2.2.3 刀尖切削弧长分析22-23
• 2.2.4 超声辅助加工中超声振动频率临界条件23-24
• 2.3 超声辅助金刚石飞切系统的建立24-29
• 2.3.1 金刚石飞刀的选择和调整24-26
• 2.3.2 超声装置的设计26-27
• 2.3.3 变幅杆及工装的振动仿真27-28
• 2.3.4 精密加工中心的性能28-29
• 2.4 实验方案设计29-31
• 2.4.1 工件材料的选择29
• 2.4.2 检测设备29-30
• 2.4.3 实验条件30
• 2.4.4 实验方案30-31
• 2.5 试验结果分析31-36
• 2.5.1 纳米氧化锆陶瓷的加工表面形貌对比分析31-34
• 2.5.2 纳米氧化锆陶瓷的加工表面粗糙度的分析34-36
• 2.6 本章小结36-38
• 3 超声金刚石飞切纳米氧化锆切削力分析及试验研究38-52
• 3.1 引言38
• 3.2 超声辅助金刚石飞切切削力模型的建立38-45
• 3.2.1 纳米ZrO_2陶瓷的去除过程38-41
• 3.2.2 超声辅助下金刚石飞切切削力模型的建立41-45
• 3.3 超声辅助金刚石飞切切削力的试验研究45-50
• 3.3.1 试验方案设计45
• 3.3.2 试验结果分析45-50
• 3.4 本章小结50-52
• 4 超声辅助金刚石飞切纳米氧化锆PCD刀具磨损研究52-60
• 4.1 引言52
• 4.2 PCD刀具的磨损机理52-53
• 4.3 实验方案设计53-54
• 4.4 试验结果分析54-59
• 4.4.1 金刚石飞刀的磨损形态54-55
• 4.4.2 金刚石飞刀的磨损机理55-58
• 4.4.3 超声辅助对刀具磨损的影响58-59
• 4.5 本章小结59-60
• 5 结论与展望60-62
• 5.1 工作总结60
• 5.2 展望60-62
• 参考文献62-68
• 作者简介68-70
• 学位论文数据集70

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 孙任;朱良峰;戎恺;孙建中;王久华;;金刚石电性差异的感知应用源研究[J];上海国土资源;2012年02期

2 曾祥清;杨志军;郑云龙;艾群;彭明生;;基于氮赋存状态转变计算金刚石形成年龄的相关问题分析[J];矿物学报;2012年S1期

3 陈美华;蒋尚信;;金刚石的人工合成[J];化学通报;1962年08期

4 ;金刚石及其在钻探等方面的运用[J];探工零讯;1965年06期

5 ;金刚石大晶体的生长[J];非金属矿;1974年01期

6 王光祖,杨天慧;含硼金刚石的特点及其应用[J];磨料磨具与磨削;1982年04期

7 杨宗庆;金刚石晶体的缺陷[J];磨料磨具与磨削;1984年03期

8 齐云祥 ,王竺;金刚石车削及其工作参数的探讨[J];航天工艺;1985年01期

9 谢正南;金刚石[J];中国建材;1985年03期

10 木易;《天然和合成的金刚石》[J];碳素;1988年02期

中国重要会议论文全文数据库 前8条

1 曾祥清;杨志军;郑云龙;艾群;彭明生;;基于氮赋存状态转变计算金刚石形成年龄的相关问题分析[A];2012年全国矿物科学与工程学术研讨会论文集[C];2012年

2 戴瑛;刘东红;闫翠霞;俞林;杨剑;;金刚石N型导电研究[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅲ[C];2004年

3 刘观壳;汪雄武;;Ⅱ型金刚石形成的地质条件探讨[A];中国地质科学院宜昌地质矿产研究所文集（14）[C];1989年

4 苑执中;彭明生;蒙宇飞;;利用透射电镜及同步辐射X光衍射图相研究粉红色及红色金刚石的结构缺陷[A];中国矿物岩石地球化学学会第11届学术年会论文集[C];2007年

5 蔡秀成;唐荣炳;;湖南砂矿金刚石中氮的EPR研究[A];第四届全国波谱学学术会议论文摘要集[C];1986年

6 湛玉龙;马志斌;;Mo对MPCVD金刚石厚膜内应力及sp~2C含量的影响[A];第十五届全国等离子体科学技术会议会议摘要集[C];2011年

7 彭娜;范庆军;王茹;周龙琴;;β-线型碳的合成及其向金刚石转化研究[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集（10）[C];2007年

8 边为民;;四面体金刚石晶体结构及缺陷的研究[A];第五次全国电子显微学会议论文摘要集[C];1988年

中国重要报纸全文数据库 前5条

1 记者 兰馨;高压煮沸使金刚石更坚硬[N];中国矿业报;2004年

2 何欣;金刚石芯片上的“实验室”[N];大众科技报;2002年

3 陈丹;瑞典科学家合成金刚石膜[N];科技日报;2002年

4 张孟军;利用氢和甲烷气合成金刚石[N];中国国土资源报;2004年

5 张孟军;美利用氢和甲烷气合成金刚石[N];科技日报;2004年

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 闫翠霞;金刚石半导体电子性质研究[D];山东大学;2009年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 王奇;纳米氧化锆陶瓷超声金刚石飞切去除机理及刀具磨损研究[D];河南理工大学;2015年

2 张姗珊;矿物金刚石材料的切割工艺[D];浙江大学;2013年

3 张浩;金刚石锯条切割石材力学性能研究[D];沈阳建筑大学;2013年

4 郑秋菊;同步辐射貌相术及金刚石晶体缺陷的貌相研究[D];燕山大学;2003年

5 赵群章;基于图像处理技术的金刚石车刀自动研磨系统的研究[D];天津大学;2010年

6 李海波;山东蒙阴褐色金刚石的显微塑性变形特征研究[D];中国地质大学（北京）;2006年

7 尹君;冲击压缩下金刚石和氧化锆的电子结构和光学性质[D];四川师范大学;2013年

8 魏娜然;新金刚石晶体结构及电子结构的第一性原理研究[D];大连理工大学;2006年

9 王鹏;衍射光学元件设计及金刚石单点车削技术的研究[D];长春理工大学;2007年

10 许海峰;MCM的可靠性研究与CVD金刚石材料的应用[D];电子科技大学;2007年

，

本文编号：576626