硬脆材料超聲輔助磨削機理及套料工藝研究.pdf

1、碩士學位論文硬脆硬脆材料材料超聲輔助超聲輔助磨削機理磨削機理及套料工藝及套料工藝研究研究StudyonMechanismofUltrasonicAssistedGrindingTrepanningProcessofHardBrittleMaterials作者姓名：段佳冬學科、專業(yè)：機械設計及理論學號：21404160指導教師：董志剛副教授完成日期：2017年5月31日大連理工大學DalianUniversityofTechnology大

2、連理工大學碩士學位論文I摘要硬脆材料因具有硬度高、耐磨損和耐高溫等優(yōu)點，在航空、航天等諸多領域都得到了廣泛的應用。但是由于其高的硬度和脆性，導致其切削性能較差，嚴重限制了其發(fā)展。大量的研究結果顯示，超聲輔助磨削技術具有降低切削力、減少刀具磨損和提高材料去除率等特點，是加工硬脆材料的一種優(yōu)選方法，因此，需要對硬脆材料超聲輔助磨削的機理及工藝進行深入的研究。但通過國內外文獻的研究發(fā)現(xiàn)，在硬脆材料的超聲輔助磨削研究中，所建立的磨削力模型還比較

3、片面，并沒有考慮砂輪過渡圓角磨粒對磨削力的影響，有關超聲輔助套料芯棒直徑誤差的理論計算和端面崩邊損傷的研究還比較少。本文針對以上問題，首先對砂輪表面單顆磨粒進行了運動學分析，對比了超聲輔助磨削和普通磨削磨粒運動軌跡的不同。通過考慮砂輪過渡圓角磨粒對磨削力的影響，從過渡圓角上的磨粒與工件接觸表面的法向和切向方向上的振幅、法向和切向進給速度隨著夾角α變化的角度來進行磨削力的計算，基于沖量理論、壓痕斷裂力學理論和材料去除率分別建立了砂輪端面、

4、側面和過渡圓角上磨粒產生的磨削力計算式，并建立了超聲輔助磨削中的軸向和進給方向的磨削力模型。其次，通過超聲輔助磨削試驗，對所建立的磨削力模型中的系數K和Ks的值進行了標定，研究了轉速、振幅、進給速度、切深和過渡圓角半徑對模型中系數和磨削力的影響，驗證了模型的有效性。然后，基于壓痕斷裂力學中的裂紋擴展理論，并運用所建立的磨削力模型，對超聲輔助套料加工中芯棒的直徑誤差進行了理論計算，并通過試驗驗證了計算模型的可靠性。在超聲輔助套料試驗中，研