工程陶瓷點(diǎn)磨削表面質(zhì)量建模及其演化機(jī)理的研究.pdf_第1頁(yè)
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1、點(diǎn)磨削是一種新興的高效、高精度的加工方法,其加工機(jī)理尚未被完全認(rèn)識(shí)。工程陶瓷作為一種長(zhǎng)壽命結(jié)構(gòu)材料,是一種典型的硬脆性難加工材料,在軍工、航天、核能等高技術(shù)領(lǐng)域具有廣泛的用途,加工過(guò)程具有一定的隨機(jī)性。其材料塑-脆性去除機(jī)制、高效加工的基本模型、高質(zhì)量的加工方法和工藝條件,是該領(lǐng)域的研究難點(diǎn),具有重要的學(xué)術(shù)價(jià)值和戰(zhàn)略意義。
  鑒于此,本文將點(diǎn)磨削技術(shù)用于工程陶瓷材料加工,以表面粗糙度、表面硬度作為研究目標(biāo),在認(rèn)識(shí)其加工機(jī)理的基礎(chǔ)

2、上,通過(guò)多算法融合,建立表面粗糙度、表面硬度的數(shù)學(xué)模型,揭示其與工藝參數(shù)之間的關(guān)系,為工程陶瓷點(diǎn)磨削效率提升、質(zhì)量控制提供理論依據(jù)。
  本文的工作主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
  (1)在Griffith斷裂強(qiáng)度理論的基礎(chǔ)上,通過(guò)壓痕理論分析,獲得了氟金云母陶瓷、微晶玻璃的塑-脆性微觀斷裂轉(zhuǎn)變的臨界條件;通過(guò)工程陶瓷點(diǎn)磨削試驗(yàn),研究了其材料去除機(jī)制、表面形成機(jī)制。結(jié)果表明,材料的顯微硬度值越低,彈性模量值越高,適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)磨削工藝

3、參數(shù),是實(shí)現(xiàn)塑性域磨削的有利條件。材料表面成形與成屑是脆性與塑性共存機(jī)制,點(diǎn)磨削工程陶瓷的材料去除形式為塊狀崩除,粉末狀切屑(微觀顆粒)。
  (2)基于點(diǎn)磨削砂輪-工件干涉軌跡運(yùn)動(dòng)學(xué)方程,分析了表面粗糙度模型與點(diǎn)磨削工藝參數(shù)之間的關(guān)系,通過(guò)試驗(yàn)與多個(gè)粗糙度模型的對(duì)比分析,提出了工程陶瓷點(diǎn)磨削表面粗糙度的改進(jìn)模型,并以正交試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證,結(jié)果顯示改進(jìn)模型的精度最高。提出了相對(duì)極值差的概念,并結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)差來(lái)共同檢驗(yàn)?zāi)P蛯?duì)各因素的敏感程度

4、以及模型計(jì)算值與試驗(yàn)值的吻合程度,結(jié)果表明,改進(jìn)模型與工藝因素之間的敏感程度最高,吻合程度最好。
  (3)根據(jù)量子力學(xué)理論,在材料成分分析的基礎(chǔ)上,從第一性原理出發(fā),估算了材料的理論硬度、鍵硬度,并與試驗(yàn)值進(jìn)行了比較,分析了材料實(shí)際硬度損失的原因?;谧钚《朔ń⒘吮砻骘@微硬度與工藝參數(shù)之間的多元線(xiàn)性回歸模型,并對(duì)回歸方程和回歸系數(shù)進(jìn)行了顯著性和相關(guān)性檢驗(yàn)。結(jié)果表明,多元回歸預(yù)測(cè)模型具有較高的顯著性,最后進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

5、>  (4)通過(guò)激振試驗(yàn)、空轉(zhuǎn)試驗(yàn)和點(diǎn)磨削加工試驗(yàn),分析了加速度振動(dòng)信號(hào)的時(shí)域和頻域特征,研究了陶瓷材料高效點(diǎn)磨削過(guò)程的振動(dòng)特性??辙D(zhuǎn)試驗(yàn)結(jié)果表明,外界激振力頻率基本與主軸轉(zhuǎn)速頻率吻合,因此由于砂輪-主軸單元系統(tǒng)的不平衡所產(chǎn)生的振動(dòng)對(duì)磨削過(guò)程的影響最大。在磨削過(guò)程簡(jiǎn)單單因素振動(dòng)試驗(yàn)結(jié)果表明,砂輪線(xiàn)速度、磨削深度和工件速度對(duì)磨削過(guò)程振動(dòng)頻譜的影響明顯。
  (5)通過(guò)簡(jiǎn)單單因素試驗(yàn),研究了點(diǎn)磨削低膨脹微晶玻璃表面粗糙度與工藝參數(shù)之間

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