金刚石线锯超声复合加工SiC-线锯受力分析及仿真研究.pdf

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3、'摘要论文题目：金刚石线锯超声复合加工SiC⋯．线锯受力分析及仿真研究学科专业：机械电子工程研究生：郭丽华指导教师：李言教授摘要签名：随着社会的不断发展，新型硬脆材料应用日益广泛，硬脆材料的加工技术成为重要的研究课题，切割工序是影响加工质量和效率的瓶颈之一

4、，成为硬脆材料加工的关键。本文探索新型超声振动线锯切割技术，研究电镀金刚石线锯超声复合SiC单晶体加工具有重要的理论和实际意义。具体研究包括：(1)改装机床，把超声振动加在机床上，以金刚石线锯施加径向振动为目的，建立了线锯超声复合试验系统。以SiC单晶体为试验对象，研究了锯丝速度、工件进给速度、工件转速及超声振幅对切割表面质量及锯切力的影响，采用单因素及正交试验法研究了加工工艺参数对切割力的影响规律，确定了加工工艺参数的最佳范围，计算了锯丝的最大压力许容值。通过试验验证，表明锯丝所受到的最大压力值不能超过

5、18N。(2)建立了往复式电镀金刚石线锯单颗磨粒的锯切力公式、锯丝横截面上不同位置磨粒所受锯切力与线锯锯切力的关系，同时给出了施加超声振动后线锯的锯切力公式。建立单颗金刚石颗粒及整个线锯的有限元分析模型。研究了各工艺参数对往复式电镀金刚石线锯超声复合加工SiC的影响规律。分析超声振动及普通切削条件下锯切力的变化，为实际加工提供理论依据。(3)研究了线锯的磨损及失效形式，通过对电镀金刚石线锯的试验及有限元分析结果表明，金刚石线锯失效主要有：疲劳作用、机械载荷冲击及热冲击的作用而导致的金刚石颗粒的磨损、破碎及

6、脱落等三种形式。有限元分析获得超声振动切削时单颗金刚石颗粒所受到的最大应力为O．31MPa,普通切削时为0．83MPa，远远小于金刚石的抗拉强度2GPa。因此金刚石颗粒产生破碎的主要原因是金刚石颗粒在切削时所受到的冲击作用，其磨损形式主要为尖端磨平。(4)进行了大量切割试验，通过普通线锯切割与施加超声振动切割的试验对比，结果表明超声线锯切割技术具有切削力小、切削过程平稳、线锯不断丝及磨损减小、切割精度高、表面粗糙度降低等优点。是硬脆材料切割加工有效的工艺方法，具有重要的应用前景。关键词：金刚石线锯、超声振

7、动切削、锯切力、加工精度、线锯耐用度西安理工大学硕士学位论文本文受陕西省教育厅重点项目“SiC单晶片超声一机械复合切割技术”(08JZ46)、陕西省科学技术研究发展计划项目一工业攻关“SiC单晶片超声一机械复合切割关键技术研究”(2010K09．01)、教育部重点实验室项目“SiC单晶片复合研磨机理及表面特征研究”(09JS099)资助。Title：ThediamondwiresawcompoundultrasonicmachiningSiC．wiresawforceanalysisandsimulati

8、onMajor：MachineryandelectronicsengineeringName：LihuaGuoSupervisor：prof．LiyanAbstractWiththecontinuousdevelopmentofsociety,thenewhardbrittlematerialisappliedmoreandmoreextensive，Theprocessingtechnologybecometoimportantresearch，cuttingprocess1S1nfluencingpr

9、ocessingqualityandefficiency,becomeabottleneckofh砌andbrittlematerialprocessingkey．Thisarticleexplorenewultrasonicvibrationlinec嘶啪cuttechniquetostudytheelectroplateddiamondwireitsprocessingcompoundultrasonicSiCisofim