微尺度磨削加工工藝研究.pdf

1、微機械由于具有能夠在狹小空間內(nèi)進行作業(yè)而又不擾亂工作環(huán)境的特點，在航空航天、精密儀器、生物醫(yī)療等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用潛力，受到世界各國的高度重視。因此，如何加工具有微小尺寸特征的零件成為了近年來的熱點研究課題。微機械加工技術(shù)適應(yīng)于各種非硅材料，尤其是金屬材料的高深寬比和三維復雜結(jié)構(gòu)的加工，適合于微小模具，微型流體系統(tǒng)，以及微小驅(qū)動器的制備。
　　在最近的幾年里，微銑削的發(fā)展很快，尤其是在微小工具和模具的制造業(yè)上發(fā)達國家已經(jīng)逐漸進入商

2、業(yè)化的階段。微銑削雖然已經(jīng)進入商業(yè)化，但是其表面加工質(zhì)量一直并不十分理想。傳統(tǒng)的機械加工零件，其特征形狀尺寸對于表面粗糙度的比值可以大于106數(shù)量級(特征形狀尺寸大于1m，表面粗糙度小于10μm)，這足以滿足零件的使用要求。而微機械加工零件的特征尺寸一般情況下小1mm，而其表面粗糙度一般在亞微米尺度（0.1μm～1μm），二者之比小于103～104，微切削加工所得到微尺度表面質(zhì)量相對較差。所以鑒于磨削加工的良好的效果，使用微磨削加工工藝

3、，獲得優(yōu)良的表面質(zhì)量是微尺度加工領(lǐng)域的一個重要的研究方向。所謂微磨削加工工藝是指使用直徑小于1mm的微型磨棒，多為圓柱形，對材料直接進行去除加工，形成所需形貌或?qū)ζ渌庸すに囈呀?jīng)加工的表面進行光整加工達到工藝要求。
　　本論文以微尺度磨削加工工藝和機理為研究對象，首先嘗試運用傳統(tǒng)磨削機理探討微磨削加工機理，隨后通過分析微尺度磨削切屑的形態(tài)及與工件的接觸弧長等方面與傳統(tǒng)磨削加工的不同進行了微尺度磨削加工機理的初步探討，建立微尺度磨削

4、加工的理論分析模型。
　　然后運用適于非線性分析的ABAQUS/Explicit模塊建立熱力耦合模型，分析微尺度磨削溫度場的分布規(guī)律，確定了切削溫度最大值產(chǎn)生區(qū)域，總結(jié)在不同切深和切削速度下切削溫度和切削力的變化規(guī)律。同時，得到在該有限元分析模型下的臨界最小切屑厚度的數(shù)值，并將其與最小切屑厚度理論做對比分析。
　　接下來基于本課題實驗平臺的加工參數(shù)，分析了微磨棒達到一定加工精度所需滿足的基本結(jié)構(gòu)尺寸，又用有限元分析的結(jié)論分析