工程陶瓷平面磨削表面波纹度和动态特性的试验研究

论文摘要

工程陶瓷具有许多优良的物理、机械性能,已经被广泛地应用于化工、军事、航空航天和生物工程等领域,其加工方法一般为金刚石砂轮磨削。但磨削产品的表面往往会留下波纹,这严重影响了它们的使用性能。如果能采用某种方法消除或尽量减小该波纹,在实际应用中将具有重要意义。本文以氧化锆和氧化铝两种工程陶瓷平面磨削时的振动和表面波纹度为对象,进行了试验研究。发现工件表面存在两种波纹,一种由强迫振动产生,可称为疏波;另一种由自激振动产生,可称为密波。通过正交试验分析了工艺参数(砂轮转速、工件速度、磨削深度)对氧化锆陶瓷工件表面疏波的影响。结果表明,磨削深度越大,工件表面疏波幅值越大;而工件速度和砂轮转速对其影响比较复杂,并且两者之间存在着明显的交互作用。分析表明工程陶瓷磨削时主轴很容易发生自激振动,从而导致工件表面密波的出现。并且磨削深度和工件速度越大,工件表面密波的幅值越大,同时还证实工件速度对主轴自激振动的影响更大。对试验结果进行分析可以得知工艺参数对波纹度的影响是通过改变磨削过程的动态特性来实现的。并证实磨削刚度、几何干涉作用和动态磨削力幅值对疏波的影响较大,而砂轮的接触刚度对密波的影响较大。通过比较氧化铝陶瓷和氧化锆陶瓷的表面波纹度,可知前者较大,原因在于两种材料的去除机理不同。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 表面波纹度的定义
• 1.3 磨削表面波纹的研究进展
• 1.4 磨削过程动态特性的研究进展
• 1.4.1 磨削颤振的研究历史
• 1.4.2 磨削颤振的研究方法
• 1.4.3 关于磨削颤振的研究成果
• 1.4.4 磨削颤振的特点
• 1.5 工程陶瓷概述、用途及其去除机理
• 1.5.1 工程陶瓷概述
• 1.5.2 工程陶瓷的用途
• 1.5.3 工程陶瓷的加工方法及去除机理
• 1.6 本文研究意义及内容
• 第二章 试验设计方法
• 2.1 试验设计的发展
• 2.2 试验设计与数据处理的意义
• 2.3 试验设计的三要素
• 2.3.1 试验因素
• 2.3.2 试验单元
• 2.3.3 试验效应
• 2.4 试验设计的四原则
• 2.4.1 随机化原则
• 2.4.2 重复原则
• 2.4.3 对照原则
• 2.4.4 区组原则
• 2.5 试验分类
• 2.6 试验方案的确定
• 2.7 本章小结
• 第三章 磨削试验及数据分析
• 3.1 磨削试验
• 3.1.1 磨削试验设备
• 3.1.2 磨削试验振动信号的采集
• 3.1.3 磨削试验条件设置
• 3.2 加速度信号及工件表面轮廓分析
• 3.2.1 小波变换简介
• 3.2.2 加速度信号分析
• 3.2.3 工件表面轮廓分析
• 3.3 工艺参数对波纹度的影响
• 3.3.1 理论分析
• 3.3.2 试验研究
• 3.3.3 砂轮平衡后的磨削试验
• 3.4 试验结论与分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 工件表面密波分析
• 4.1 问题的提出
• 4.2 加速度信号分析
• 4.3 工件表面轮廓分析
• 4.4 氧化铝陶瓷磨削试验
• 4.5 试验结论与分析
• 4.6 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢