基于超聲輔助端面微磨削的硬脆材料磨削力建模研究.pdf

1、微磨削技術(shù)適于加工脆硬材料，且加工零件表面精度及棱邊精度高，對(duì)于加工復(fù)雜三維形狀的脆硬材料微零件具有獨(dú)特優(yōu)勢。然而，微磨削加工技術(shù)存在加工效率低、磨削熱量大、微砂輪易磨損等缺陷。已有研究表明，機(jī)械—超聲振動(dòng)復(fù)合加工方法可有效減小切削力、降低磨削溫度、抑制砂輪阻塞等。這為針對(duì)性地解決上述問題提供了一種有效的思路：于微磨削技術(shù)附加超聲振動(dòng)，成為一種復(fù)合加工方法——超聲振動(dòng)端面微磨削技術(shù)。磨削力作為一種能夠綜合反映磨削過程的重要加工參數(shù)，對(duì)其

2、研究具有重要的意義，本文對(duì)硬脆材料超聲振動(dòng)端面微磨削磨削力進(jìn)行了建模與實(shí)驗(yàn)研究。
　　基于加工表面微觀形貌分析，將端面磨削區(qū)域劃分為主磨削區(qū)、耕犁磨削區(qū)、滑擦磨削區(qū)三個(gè)子磨削區(qū)域。通過磨粒運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，研究了斷續(xù)磨削實(shí)現(xiàn)的條件和脆—塑轉(zhuǎn)變臨界磨削參數(shù)。分別建立了不同材料去除機(jī)理下單顆磨粒磨削力模型：基于布氏硬度試驗(yàn)，建立了滑擦作用和耕犁作用下單顆磨粒磨削力模型；基于材料塑性剪切理論，采用改進(jìn)的Janson-Cook本構(gòu)模型，建立了塑

3、性剪切下單顆磨粒磨削力模型；基于斷裂力學(xué)及劃痕試驗(yàn)原理，建立了裂紋形成下單顆磨粒磨削力模型。從材料應(yīng)變梯度塑性理論、泰勒位錯(cuò)理論、耕犁力與滑擦力影響的角度，考慮了尺寸效應(yīng)對(duì)磨削力的影響?；谖缴拜啽砻嫘蚊卜治觥⒔y(tǒng)計(jì)學(xué)原理和離散積分思想，建立了各子磨削區(qū)域整體磨削力模型，并最終建立了砂輪整體磨削力模型。
　　設(shè)計(jì)了超聲振動(dòng)端面微磨削試驗(yàn)平臺(tái)，模型預(yù)測結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果較為吻合，結(jié)果表明：當(dāng)頻率系數(shù)k不為整數(shù)且進(jìn)給—振幅比率λ小于2時(shí)，