轴向超声振动辅助磨削的磨削力建模研究

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1、万方数据中图分类号I鱼§墨UDC33硕士学位论文学校代码!Q墨兰三密级公五轴向超声振动辅助磨削的磨削力建模研究StudyonGrindingForcemodelingofAxialUltrasonicVibrationAssistedGrinding作者姓名学科专业研究方向学院(系、所)指导教师：郎献军：机械工程：机械设计及理论：机电工程学院：何玉辉副教授论文答辩日期地答辩委员会主席一=』斗繇爱>中南大学2014年5月万方数据学位论文原创性声明『rlfrrJfllflr[1llIfllJ[IrrliflitiJltril

2、lIIrJIfY2687375本人郑重声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。作者签名：室至遗基星日期：三盟L年』月旦日学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权

3、保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版；本人允许本学位论文被查阅和借阅；学校可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用复印、缩印或其它手段保存和汇编本学位论文。保密论文待解密后适应本声明。作者签名：盈邀里导师签名嗍掣“严日万方数据轴向超声振动辅助磨削的磨削力建模研究摘要：超声振动辅助磨削是在传统磨削的基础上给工件或砂轮施以超声振动的一种加工方法，在加工过程中会产生冲击、往复熨压以及超声润滑等效应，能够降低磨削力、提高工件表面质量、减小磨削热的产生等，在一定程度上克服了传统磨削的一些弊

4、端。而磨削力是评价磨削过程和磨削结果的一重要参数，对超声振动辅助磨削过程中的磨削力进行研究，揭示超声振动对磨削力的影响机理及影响规律具有非常重要的意义。本文主要基于磨削运动学对轴向超声振动辅助磨削过程中的磨削力进行了研究，主要的研究工作包括：根据工件和砂轮的相对运动，建立了轴向超声振动磨削时磨粒的运动方程，对磨粒的运动特点、运动轨迹、运动弧长以及切屑断面面积进行了分析，结果表明超声磨削的运动弧长大于普通磨削，而切屑断面面积小于普通磨削。假设未变形磨屑厚度服从瑞利分布，建立了普通磨削和轴向超声振动磨削的平均未变形磨屑厚度计

5、算表达式，经分析比较发现前者大于后者，由此得出了超声磨削的切削变形力小于普通磨削的结论，并且其降低率随振幅和频率的增大而增大，但是砂轮线速度的增大对降低率有一定的削弱作用；根据磨粒与工件的相对运动关系，分析了轴向超声振动磨削时磨粒在主切削方向上的摩擦力，结果表明其小于普通磨削的，并且降低程度与振幅和频率成正相关的关系。综合切削变形力和摩擦力两部分，分析了轴向超声振动磨削力小于普通磨削力的具体原因，并得到了两种磨削方法下的磨削力模型。实验研究了磨削深度、工作台速度和超声振幅对磨削力的影响，结果表明：磨削力随磨削深度和工作台

6、速度的增大而增大，但是在同一磨削参数下，轴向超声振动磨削的磨削力相比于普通磨削有所降低，并且随着振幅的增加，磨削力的降低率增大。应用试验数据对磨削力模型进行了验证，证明了所建模型的有效性。图41幅，表9个，参考文献73篇。关键词：超声振动；磨削；磨削力；未变形磨屑厚度；瑞利分布分类号：TG58万方数据StudyonGrindingForcemodelingofAxialUltrasonicVibrationAssistedGrindingAbstract：Itiscalledultrasonicvibrationassi

7、stedgrinding(UVAG)whentheultrasonicvibrationisaddedontheworkpieceorthegrindingwheelinthetraditionalgrinding．Itwillproduceimpact，reciprocatingironingandultrasoniclubricationeffectintheprocessofUVAGwhichcanreducethegrindingforce，improvethequalityoftheworkpiecesurfa

8、ce，reducingthegrindingheatandSOon．Tosomeextent，theUVAGCanovercomesomedefectsofthetraditionalgrinding．Thegrindingforceisanimportantparametertoevaluatetheprocess