基于超声振动辅助微磨削的硬脆材料表面粗糙度研究

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1、分类号：TH161密级：公开UDC：621编号：河北工业大学硕士学位论文基于超声振动辅助微磨削的硬脆材料表面粗糙度研究论文作者：王力影学生类别：全日制学科门类：工学硕士领域名称：机械工程指导教师：张建华职称：副教授资助基金项目：河北省自然科学基金项目[编号:E2012202088、E2012202112]DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofMechanicalEngineeringSTUDYONGRINDINGSURFACEROUGHNESSOFHARDANDBR

2、ITTLEMATERIALSINULTRASONICVIBRATIONASSISTEDMICROENDGRINDINGbyWangLiyingSupervisor:Prof.ZhangJianhuaFebruary2017ThisworksupportedbytheNaturalScienceFoundationofHebeiprovince[NoNoE2012202088,E2012202112]摘要近年来，硬脆材料因其具有硬度高、耐磨性好、耐高温、耐腐蚀性强等一系列优良的物理机械性能而受到了广泛的关注。但是，这些优良的性能也给加工过程提出了挑战。大量学者研究发现

3、，超声振动辅助微磨削在加工硬脆材料上具有独特的优势，其可以显著降低磨削力、减小磨削温度、抑制砂轮磨损和改善加工表面质量等。工件的表面粗糙度是体现加工质量的重要参数，一直是研究的重点问题。因此，本文对超声振动辅助微磨削脆硬材料的表面粗糙度进行研究，其具有重要的理论与应用价值。主要研究内容如下：1.对常规磨削状态下的工件材料去除机理进行了分析，介绍了典型的压痕断裂力学模型。基于典型的压痕断裂力学模型，对超声振动辅助微磨削的硬脆材料去除机理进行了分析。基于相邻两颗磨粒的运动轨迹方程，建立了超声振动辅助微磨削的运动学模型。2.基于超声振动辅助微磨削的表面形成机理，对工件表面

4、粗糙度进行建模。基于切屑厚度的瑞利概率密度函数，考虑到磨粒的随机分布，磨削状态、超声振幅、磨粒几何形状对表面粗糙度建模的影响，得到了工件表面粗糙度与切屑厚度的关系式。3.为了验证上述所建立解析模型的正确性以及超声振动和磨削参数对工件表面粗糙度的影响，设计了超声振动辅助微磨削实验平台。实验结果表明：在不同的磨削加工参数下，引入超声振动能够有效的改善磨削过程中的工件表面质量；实验测得的工件表面粗糙度与解析模型预测结果较为吻合，但也产生了一定的误差，并对产生的误差进行了详细分析。关键字：微磨削表面粗糙度超声振动切屑厚度硬脆材料IABSTRACTInrecentyears,

5、thehardandbrittlematerialshavebeenreceivedwidespreadattention,duetoitshighhardness,goodwearresistance,hightemperatureresistant,strongcorrosionresistance,andaseriesofexcellentphysicalandmechanicalproperties.However,theseexcellentperformancesalsoputforwardnewchallengetothemachiningproces

6、s.Alargenumberofscholarsstudyfoundthatultrasonicvibrationassistedmicroendgrindinghasuniqueadvantagesinmachininghardandbrittlematerials,itcansignificantlyreducethegrindingforceandgrindingtemperature,inhibitionofgrindingwheelwearandimprovetheprocessingsurfacequality,etc.Thesurfaceroughne

7、ssoftheworkpieceisanimportantparameterofreflectingtheprocessingquality,whichisthekeypointoftheresearchproblem.Therefore,thisarticleisbasedonultrasonicvibrationassistedmicroendgrinding-UAMEGandtostudythegrindingsurfaceroughnessofhardandbrittlematerialswhichhasimportanttheoreticalandap