基于超聲輔助端面微磨削的硬脆材料磨削力建模研究

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3、工方法——超聲振動端面微磨削技術。磨削力作為一種能夠綜合反映磨削過程的重要加工參數(shù)，對其研究具有重要的意義，本文對硬脆材料超聲振動端面微磨削磨削力進行了建模與實驗研究。基于加工表面微觀形貌分析，將端面磨削區(qū)域劃分為主磨削區(qū)、耕犁磨削區(qū)、滑擦磨削區(qū)三個子磨削區(qū)域。通過磨粒運動學分析，研究了斷續(xù)磨削實現(xiàn)的條件和脆—塑轉變臨界磨削參數(shù)。分別建立了不同材料去除機理下單顆磨粒磨削力模型：基于布氏硬度試驗，建立了滑擦作用和耕犁作用下單顆磨粒磨削力模型；基于材料塑性剪切理論，采用改進的Janson-Cook本構模型，建立了塑性剪切下單顆磨粒磨削力模型；基于斷裂力學及劃痕

4、試驗原理，建立了裂紋形成下單顆磨粒磨削力模型。從材料應變梯度塑性理論、泰勒位錯理論、耕犁力與滑擦力影響的角度，考慮了尺寸效應對磨削力的影響?；谖缴拜啽砻嫘蚊卜治?、統(tǒng)計學原理和離散積分思想，建立了各子磨削區(qū)域整體磨削力模型，并最終建立了砂輪整體磨削力模型。設計了超聲振動端面微磨削試驗平臺，模型預測結果與實驗結果較為吻合，結果表明：當頻率系數(shù)k不為整數(shù)且進給—振幅比率λ小于2時，超聲振動輔助端面微磨削能夠實斷續(xù)磨削；附加超聲振動使法向磨削力、進給方向磨削力、橫向進給方向磨削力分別最高降低了65.6%、47.7%、42.2%；附加超聲振動使加工表面質量得到明

5、顯改善；隨砂輪轉速增大、進給速度減小、磨削深度降低，磨削力減小，加工表面質量逐漸改善。關鍵字：超聲振動微磨削尺寸效應脆—塑轉變磨削力建模I萬方數(shù)據(jù)II萬方數(shù)據(jù)ABSTRACTMicro-grindingprovidesacompetitiveedgeformachining3Dmicrocomponentsandstructureofhardandbrittlematerial,becauseofitsespecialcapableforprocessinghardandbrittlematerial.However,thereexistseveraldi

6、sadvantagesinpresentmicro-grindingtechnology,suchaslowefficiency,highheatgenerationandrapidmicrowheelwear,etc.Previousresearchesindicatethatseveralsignificantadvantagescanbeachievedinvibrationassistedmachining,suchasdecreaseofmachiningforceandheat,andrelievingofwheelobstruction,et

7、c.SoaprocessingmethodultrasonicvibrationassistedmicroendgrindingUAMEG,addingsmall-amplitudeultrasonicvibrationtowork-pieceinmicroendgrinding,isinvestigatedinthisworktoimprovethepresentmicro-grindingtechnology.Grindingforceisoneofthemostimportantparameterswhichcansyntheticallyrefle

8、ctthegrindingprocess.So,thegrindi