硬脆材料的微尺度磨削加工表面质量的研究

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随着生活水平的提高,人们对工业产品的要求也越来越高,小型化的产品就是人们在日常生活中普遍需要的,例如手机,笔记本电脑等体积越来越小,但是功能却越来越好。应用而生,在现代工业加工过程中,微尺度的加工技术也越来越受到专家的青睐,而在微尺度加工的领域内探究提高工件加工表面质量的方法,是目前研究的重点,由于在传统加工中,磨削加工能够加工出具有很高表面质量的工件,鉴于此,目前国内对微尺度磨削加工的研究也越来越多,在众多的工件材料选择中,硬脆材料由于其具有的耐磨性好,耐腐蚀性强,热稳定性好,高温高强度等的优点在工业中的应用日渐广泛。但是这些材料的加工成本都比较高,使用时要求其具有超光滑的表面,所以对这些难加工材料进行精密加工是当今机械制造领域研究的重点之一。本论文针对钠钙玻璃这种硬脆材料的微尺度磨削加工进行了一系列研究,主要探讨了磨削深度,工作台进给速度,微加工机床主轴转速这三种因素对工件表面质量的影响。(1)从理论上探讨了微尺度磨削的加工机理,简单介绍了微磨削加工中磨屑的形成机理,微磨削的最小切削厚度,工件的弹性恢复高度等的计算以及使用金刚石磨棒进行超精密磨削加工的特点与工件表面质量和表面粗糙度对产品的使用性能的影响等。(2)使用有限元仿真软件ABAQUS建立的三维单磨粒磨削模型,对处于不同的磨削深度,不同的工件进给速度条件下的钠钙玻璃进行磨削力与磨削热的仿真研究,从理论上找出减小加工过程中产生磨削热的方法,借此来有效的提高加工工件的表面质量。(3)在实验研究中,本论文主要针对200#与500#两种磨粒进行了两类实验,三因素三水平的槽磨加工与三因素五水平的侧磨加工,测量了在不同的磨削深度,工作台进给速度,机床主轴转速的条件下工件的表面粗糙度值的大小,对比分析了500#磨粒磨棒直径为0.6D与0.9D的槽磨加工,针对实验结果分析后发现主轴转速对工件表面质量的影响很大,进行了一组针对机床主轴转速的单因素实验来验证实验结论。(4)本论文针对现在国外研究比较多的延性域加工进行了简单介绍,主要进行了在微尺度条件下槽磨加工的延性域分析,找出在目前国内的微尺度加工条件下最合理的加工参数,以此来增加槽磨加工后工件表面的延性域长度,进而有效的提高工件的表面质量。最后,总结了论文的主要结论和课题研究中的不足之处,提出了未来的研究方向。
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