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功率超声珩磨加工技术是精密与超精密加工领域一种有效的特种加工方法,以其切削力小、切削温度低、加工效率高、工件表面质量好等优点在脆硬难加工材料的精密加工领域具有广阔的应用前景。磨削温度是磨削加工过程中影响工件表面质量重要的物理量之一,试验研究表明超声磨削加工能够有效降低工件表面磨削温度,但是目前还没有系统的理论来解释其根本原因。本论文主要以轴向功率超声珩磨加工中磨削热为研究对象,以理论研究和数值仿真相结合,分析了超声珩磨的加工特点,系统研究了超声珩磨加工过程中磨削热的产生机理,及其超声珩磨降低磨削温度的内在原因,为超声振动磨削加工中磨削热特性研究提供理论基础。本论文主要研究内容可概括为以下几个方面:1、简要阐述了功率超声珩磨工作原理、运动学特征以及轴向功率超声珩磨空切削现象;基于压痕断裂力学理论分析了超声珩磨脆硬材料的去除机理,论述了超声珩磨延性域加工脆性材料的可行性。2、基于概率统计理论建立了油石表面磨粒分布模型,分别考虑了油石表面磨粒的分布情况和实际参加切削作用的有效磨粒数;假定材料延性域去除的基础上,从单颗磨粒为研究对象,建立了包含切屑变形和磨粒摩擦两个方面的磨削力模型;根据轴向超声珩磨运动学特征推导出单个油石的受力公式,并且通过数值分析比较了不同加工参数下超声珩磨和普通珩磨磨削力大小及变化趋势。3、从超声珩磨加工特征、绝热剪切现象和超声空化效应三个方面分析了超声振动加工能够降低磨削温度的内在原因;基于材料去除过程分析了超声珩磨磨削热产生机理,讨论了加工参数对比磨削能的影响关系;建立了超声珩磨磨削区热量分配模型和冷却液对流换热模型,通过数值分析得出,超声珩磨条件下冷却液换热系数是普通珩磨的9倍,大幅提高了冷却液换热效率,降低了磨削热传递到工件的热量,与试验结论相符合。4、根据移动热源理论和叠加原理,建立了超声珩磨磨削区温度场分布模型;假设油石磨粒为金刚石,并且在煤油冷却液条件下超声珩磨烧结钕铁硼材料,通过MATLAB对温度场模型进行数值仿真分析得出,超声珩磨条件下工件表面温度平均比普通珩磨降低50%,并且超声珩磨在较高转速和珩磨深度下,冷却液冷却效果更明显。