固着磨料高速研磨机理及工件表面质量的研究

论文题目: 固着磨料高速研磨机理及工件表面质量的研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 机械制造及其自动化

作者: 田春林

导师: 姜会林,杨建东

关键词: 固着磨料,研磨,表面质量,位错

文献来源: 长春理工大学

发表年度: 2005

论文摘要: 由于精密和超精密加工技术在国防、航空、航天等领域的重要作用，受到了人们的广泛关注，已成为衡量一个国家制造业技术水平的标志。研磨加工作为精密、超精密加工中的一种重要加工方法，也日益受到了重视，国内外的专家学者发明了许多新的研磨加工方法，如电解研磨、ELID在线修整研磨、磁力研磨、无磨料的冰盘研磨、固着磨料研磨等，这些方法都在不同程度上提高了研磨加工的精度和加工质量。尤其是固着磨料高速研磨，不仅提高了加工精度，而且极大地提高了加工效率，降低了加工成本。但由于影响研磨加工过程的因素多，工件表面形成过程非常复杂，因此，尽管人们已经用研磨加工获得了较高的面形精度及较低的表面粗糙度值，但人们对研磨的加工机理研究的还不够深入。随着研磨技术的应用日益广泛，人们也越来越关注其加工后的表面微观形貌、表面残余应力和加工硬化程度等表面质量因素。因此对固着磨料加工机理进行深入研究，以拓展其应用范围具有重要的意义。本文正是在这一背景下进行的。主要进行了以下几个方面的研究： 本文对固着磨料研磨机理及已加工表面形成过程进行了研究。传统散粒磨料慢速研磨由于磨料在磨具上是随机分布的，所以其与工件之间的相互作用关系是不确定的，因此很难对其进行分析。固着磨料研磨中，磨料与工件之间的相互作用关系具有一定的确定性，本文就是在此基础上，首先分析了研磨过程中磨粒的受力情况，并对磨粒的切削刃做了球冠形假设，以此为依据建立了固着磨料高速研磨的力学模型。 对固着磨料高速研磨工件已加工表面理论粗糙度进行了探讨，并对工件已加工表面粗糙度、微观形貌与研磨加工中各工艺参数之间的关系进行了研究。研究表明，不同的研磨参数对这两项指标有一定的影响。其中磨料粒度对工件表面粗糙度影响较大，研磨速度对其影响较小。实验还表明研磨加工后，工件表面都产生塑性变形，即使是像陶瓷、硬质合金等硬脆性材料，其表面也存在一定的塑性变形。本文对塑性变形产生的原因进行了分析，塑性变形是晶体内位错运动的结果，对于硬脆性材料，晶体内可移动的位错极少，当受到外力作用时，在产生微塑性的同时伴随晶粒的破碎细化。而晶粒细化的结果又会促进塑性变形，进而形成了已加工表面的塑性变形层。 对工件表面残余应力产生的原因及其变化规律进行了研究。首先从理论上分析了研磨加工过程中残余应力产生的原因，探讨了磨料粒度、研磨压力和研磨速度对工件已加工表面残余应力的影响，通过研究发现，在固着磨料研磨加工中，工件已加工表面残余应力一般是压应力，而且随着磨料粒度、研磨压力、研磨速度的增大，工件表面残余应力增加。 对固着磨料研磨表面加工硬化现象进行了研究。根据位错理论对研磨中产生加工硬化的原因进行了分析，本文认为研磨后，工件表面的位错增殖及交割是导致加

论文目录:

摘要

Abstract

目录

图表目录

第一章 绪论

1.1 研磨加工的现状

1.2 研磨技术的新发展

1.3 固着磨料研磨

1.4 表面质量的主要研究内容及其对工件性能的影响

1.5 表面质量检测技术

1.5.1 表面微观形貌检测技术

1.5.2 表面残余应力检测技术

1.6 影响固着磨料研磨加工工件表面质量的主要因素

1.7 论文的研究背景及选题意义

1.7.1 论文的研究背景

1.7.2 选题意义

1.8 论文主要研究内容

第二章 固着磨料高速研磨机理研究

2.1 引言

2.2 平面研磨加工原理

2.3 磨粒切削刃假设

2.4 固着磨料研磨受力模型

2.5 单颗磨粒切削受力分析

2.6 结合剂的弹性变形

2.7 工件偏心放置时压强的分布

2.8 磨粒分布假设

2.9 磨粒受力统计分析及与研磨压力间的数学建模

2.10 本章小结

第三章 固着磨料研磨工件表面粗糙度与微观形貌

3.1 引言

3.2 固着磨料研磨已加工表面理论粗糙度

3.3 磨料粒度对已加工表面粗糙度的影响

3.4 研磨压力对已加工表面粗糙度的影响

3.5 研磨速度对已加工表面粗糙度的影响

3.6 固着磨料研磨对不同材料表面微观形貌的影响

3.7 本章小结

第四章 固着磨料研磨工件表面残余应力

4.1 引言

4.2 残余应力界定

4.3 残余应力产生原因分析

4.4 X射线宏观应力测定的基本原理

4.5 磨料粒度对已加工表面残余应力的影响

4.6 研磨压力对已加工表面残余应力的影响

4.7 研磨速度对已加工表面残余应力的影响

4.8 本章小结

第五章 固着磨料研磨工件表面加工硬化

5.1 引言

5.2 固着磨料高速研磨工件加工硬化产生原因

5.3 磨料粒度对工件表面硬化程度的影响

5.4 研磨压力对工件表面硬化程度的影响

5.5 研磨速度对工件表面硬化程度的影响

5.6 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 研究成果和结论

6.2 进一步研究与展望

参考文献

致谢

攻读博士学位期间发表的有关论文

攻读博士学位期间参加的科研工作

攻读博士学位期间获奖情况

发布时间: 2006-09-18

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