微尺度磨削機(jī)理及相關(guān)基礎(chǔ)問題的研究.pdf

1、在各種機(jī)械加工工藝中，磨削被公認(rèn)為能夠產(chǎn)生最好的表面質(zhì)量和最小的尺寸公差，一般作為機(jī)械加工的最后一道工序，用于生成零件的工作表面。鑒于磨削加工能夠獲得良好的表面質(zhì)量，將磨削工藝引入到微尺度加工中，出現(xiàn)了微尺度磨削這一新的微制造方法。其很好的解決了現(xiàn)有微機(jī)械加工方法產(chǎn)生相對較差表面質(zhì)量的問題。微尺度磨削主要是指使用刀頭直徑小于1mm的微型微磨具，多為圓柱型，磨粒尺寸在幾微米到幾十微米，用其對材料直接進(jìn)行去除加工，形成所需形貌，或?qū)ζ渌庸?/p>

2、工藝已經(jīng)加工的表面進(jìn)行光整加工，達(dá)到工藝要求。
　　通過計算機(jī)利用有限元分析軟件可以預(yù)測磨削過程及相應(yīng)參量變化，是輔助試驗研究的一種有效手段，尤其試驗條件有限情況下，有限元仿真起著重要的作用。本文采用了仿真與試驗相結(jié)合的研究手段，以微尺度磨削為研究載體，討論了微小磨具制備工藝、微磨削力熱特性、微磨削表面質(zhì)量及微磨具的磨損等幾個方面的內(nèi)容，具體研究內(nèi)容如下：
　　(1)采用不同工藝方法進(jìn)行微磨具的制備，分析微磨具的尺寸特性和表

3、面形貌與磨粒分布情況。從理論上探討了微尺度磨削的加工機(jī)理，研究微磨削過程中的切削軌跡與切屑形態(tài)，最大未變形切屑厚度，工件的彈性恢復(fù)等對加工過程的影響。對微磨具進(jìn)行靜力學(xué)分析，保證微磨具的裝夾穩(wěn)定性。
　　(2)根據(jù)傳統(tǒng)磨削力理論模型，推導(dǎo)單磨粒微磨削力數(shù)學(xué)模型以及微磨削力的經(jīng)驗公式，通過試驗結(jié)果與理論結(jié)果的對比，確定模型的科學(xué)性與有效性。分析工件移動速度、磨削深度、微磨具切削線速度對微磨削力大小的影響變化規(guī)律。
　　(3)建

4、立單磨粒的微磨削傳熱模型，利用ABAQUS軟件對微磨削溫度場進(jìn)行有限元分析，得到不同磨削參數(shù)對微磨削溫度的影響規(guī)律。通過試驗，實際測量微磨削表面溫度及表面下不同深度位置的溫度，找出溫度分布沿工件表面和垂直工件表面方向的變化規(guī)律。
　　(4)建立微磨削表面粗糙度的數(shù)學(xué)模型，通過對硬脆材料的微磨削試驗，研究不同磨削因素對工件加工表面粗糙度和三維表面形貌的影響。通過分析加工后表面粗糙度和表面形貌的變化規(guī)律，找出影響加工質(zhì)量的主要因素。通

5、過對金屬材料的微磨削試驗，得到表面粗糙度隨磨削參數(shù)變化規(guī)律以及在不同加工條件對工件表面質(zhì)量的影響規(guī)律。利用試驗結(jié)果對提出的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行驗證。
　　(5)本文分析了電鍍金剛石微磨具的磨損機(jī)理，針對微磨削區(qū)的復(fù)合作用過程與微磨具磨損形式的主要特征進(jìn)行了幾何與數(shù)學(xué)建模。通過考慮最小切屑厚度與尺寸效應(yīng)等因素后提出并建立了微磨具磨粒微觀磨損的數(shù)學(xué)模型。針對鈉鈣玻璃材料進(jìn)行了不同磨削參數(shù)下的微磨削試驗，分析微磨具磨損前后的磨頭直徑、磨損與破碎