一、ELID镜面磨削热源和热量分配模型(论文文献综述)
饶小双[1](2020)在《RB-SiC陶瓷电火花机械复合磨削技术研究》文中提出反应烧结碳化硅(RB-SiC)因其具备较大的比刚度和热稳定性,能够满足大尺寸镜体制备对复杂轻量化结构设计和近净尺寸成形的要求,成为当前国内外大口径轻量化空间光学镜体制备最理想的材料,并成功应用于各类天基和地基反射镜镜体的制备中。由于空间光学对成像质量的要求,这类大口径SiC反射镜的镜面通常要求加工成球面或非球面的形状。但RB-SiC固有的高硬度和脆性决定了其非球面加工只能采用自锐性较好的树脂基砂轮,从而导致了加工效率低、砂轮磨损严重等问题。为此,在大口径SiC反射镜镜面的非球面加工中,希望采用磨损量较小的金属基砂轮。然而,在材料大量去除时,低自锐性的金属基砂轮又面临着在线修锐的问题。因此,需要开发一种高效的磨削技术,在保证加工质量的前提下,提高大口径SiC反射镜非球面成形的磨削加工效率,同时解决加工过程中的金属基砂轮修整问题。在此背景下,本文在考虑到RB-SiC陶瓷具备导电性的基础上,首次将电火花机械复合磨削技术应用于RB-SiC陶瓷的磨削加工中,以放电温度对RB-SiC陶瓷加工表面材料力学性能影响的研究为基础,探索电火花机械复合磨削RB-SiC陶瓷的材料去除机理及表面形成、磨削表面质量及损伤特征,并通过磨损实验研究电火花机械复合磨削中金属基砂轮的磨损机理及磨损特性。然后,在全面分析工艺参数影响的基础上,利用灰色关联理论进行了基于RB-SiC陶瓷电火花机械复合磨削性能的多目标工艺参数优化。本文的研究工作为电火花机械复合磨削技术在大口径SiC非球面磨削中的应用奠定了基础,同时对丰富RB-SiC陶瓷复合磨削的基础理论具有积极意义。本文首先通过对电火花机械复合磨削过程的分析,并结合COMSOL有限元仿真,探究了电火花放电在RB-SiC陶瓷中的温度分布情况及其受放电能量的影响规律。在此基础上,利用激光加热的压痕实验,模拟放电高温对RB-SiC陶瓷硬度、弹性模量及断裂韧性的影响。压痕实验结果表明,温度的变化改变了RBSiC陶瓷产生弹性恢复的载荷范围,温度的增加促进了材料的塑性变形。因此,RB-SiC陶瓷加工表面的硬度和弹性模量随着温度的增加而减小,且减小幅度基本相同。此外,温度升高促进了RB-SiC陶瓷由穿晶断裂向沿晶断裂转变,增加了材料的韧性,使得断裂韧性值随温度升高而升高;而当温度过高时,自由Si相的过度软化和热应力又使断裂韧性值有所降低。在RB-SiC陶瓷受温度影响的力学性能的研究基础上,结合激光加热的划痕实验研究进一步表明,温度升高对RB-SiC陶瓷的脆塑去除机制产生了影响,使RB-SiC陶瓷能在较大深度上获得塑性去除,且其脆塑转变临界深度的变化主要受断裂韧性变化的影响。在此基础上,进行RB-SiC陶瓷电火花机械复合磨削机理的研究,发现电火花加工的材料去除机制为Si相的熔化、汽化及SiC相的分解;而机械磨削的材料塑性去除机制则随温度升高而明显增加。电火花加工和机械磨削对材料的耦合去除,形成了RB-SiC陶瓷电火花机械复合磨削表面,并分析了表面形成的影响因素,为加工表面质量和工艺参数优化的研究奠定了基础。结合加工表面形成影响因素的分析,对不同放电极性和磨粒粒度下电火花机械复合磨削RB-SiC陶瓷加工表面质量进行实验研究,发现砂轮正极性下的磨削表面粗糙度、表面及亚表面损伤均较砂轮负极性下的小,同时磨粒粒度影响了加工中电火花加工和机械磨削对材料去除的主导地位,适中的砂轮粒度有利于提高加工表面质量。此外,通过对RB-SiC陶瓷亚表面中SiC相微观结构的分析,研究了电火花加工和机械磨削对表面及亚表面损伤形成的相互作用机制,结果表明放电温度和机械压力共同导致了RB-SiC陶瓷亚表面的相变行为。通过磨损实验,研究了RB-SiC陶瓷电火花机械复合磨削铁基砂轮的磨损机理及磨损特性。利用激光加热的磨损实验,探讨了由纯温度升高引起的金属基砂轮金刚石磨粒和结合剂的磨损机制。以此作为对照,发现在电火花机械复合磨削的金属砂轮磨损机制中,放电热流冲击能够有效去除金刚石磨粒顶部由纯温度升高引起的材料粘附,增加了磨粒的切削性能,且金刚石磨粒的主要磨损机制为断裂和脱落,而铁基结合剂则为放电去除。基于这一磨损机制,提出了电火花机械复合磨削RB-SiC陶瓷中金属基砂轮的修整思路,很好地实现了金属基砂轮的在线修整。同时,金属基砂轮的磨损特性表明,与普通磨削相比,电火花机械复合磨削中铁基砂轮仅存在初始磨损和稳定磨损阶段,且稳定磨损阶段的材料去除率提升了13%-23%,切向和法向磨削力分别降低了60.2%和61.6%。采用正交实验设计和灰色关联分析,进行了基于表面粗糙度、材料去除率、砂轮磨损速率以及法向磨削力4种磨削性能指标的工艺参数优化。对正交实验结果进行分析,结果表明工艺参数对4种磨削性能指标存在着不同的影响规律。因此,结合课题的研究目标对磨削性能指标进行加权,并利用灰色关联度进行多目标的参数优化,获得了最优工艺参数组合并进行了实验验证。实验结果表明,优化后的工艺参数组合能够获得比正交实验和普通磨削下更好的磨削性能。
罗晔[2](2020)在《蓝宝石ELID磨削工艺实验研究》文中研究说明随着科技发展,人们对材料的性能的要求越来越高,蓝宝石以其优异的光学、机械和物理性能被广泛应用于航空航天、光学、电子及其它工业领域。蓝宝石硬度高、脆性大,加工难度大,传统的磨削加工不但加工时刀具磨损大,加工时间长,制造成本很高,而且远远达不到加工质量的要求。此外,游离或固结磨料研磨效率低,易出现加工缺陷,为了解决这一系列的问题本文引入了在线电解修整技术(ELID)。采用ELID磨削技术将大大减少加工时间,降低加工成本,且砂轮磨削过程中由于电解作用,砂轮表面会生成一层柔性氧化膜,加工过程中起到研磨抛光的作用,提高加工的表面质量。为了提高蓝宝石ELID磨削质量,深入揭示表面形成机制与材料去除机理,本文对ELID预修锐氧化膜的成膜和ELID磨削蓝宝石的工艺参数进行分析和优化,选出最佳的参数组合,并通过ELID磨削实验分析蓝宝石A向与C向的磨削特性差异。具体的研究工作如下:1、通过分析电解过程,根据公式推导出氧化膜成膜因素与时间的数学模型,探究影响氧化膜性能的因素,设计电解因素正交试验,从预修锐时间、氧化膜的厚度、粘附力和孔隙率四方面分析考虑,获得预修锐过程最佳的电解参数。2、在预修锐实验的优化结果的基础之上,进行了蓝宝石ELID磨削实验,通过对各个电解磨削实验组磨削加工之后表面粗糙度、磨削力、表面破碎率进行极差分析,并分析其影响趋势以及显着效果,通过对比分析磨削加工之后的表面形貌,亚表面损伤,得到优化后的工艺参数,其表面粗糙度Ra为0.069μm。3、分析蓝宝石晶体结构,分别对蓝宝石的A面、C面分别进行ELID磨削和普通磨削,对磨削力、工件表面粗糙度、工件表面表面形貌和工件亚表面损伤进行检测,对比ELID磨削与普通磨削的差别,分析蓝宝石A向与C向的磨削特性差异。
何铨鹏[3](2020)在《金刚石磨粒ECD机械热化学修平修齐机理及光滑磨削过程控制》文中研究表明表面光滑磨削依赖于金刚石磨粒的出刃等齐性,但是,砂轮表面分布的微磨粒出刃形貌不规则且无法被在线识别,难以在过程中控制加工质量。因此,提出金刚石砂轮的电火花接触放电(ECD,Electro-Contact Discharge)修平修齐方法,即在微磨粒出刃高度间产生脉冲放电,由扬起切屑将放电热传递至磨粒切削界面,使金刚石磨粒刃端石墨化,达到机械热化学修平修齐,并控制脉冲放电能量,实现金属材料表面光滑磨削的过程可控。研究关键是:复合磨粒切削的机械去除、脉冲放电的物理烧蚀和金刚石磨粒石墨化的热化学去除等原理,在微秒微米时空内控制金刚石磨粒机械热化学去除的热量,对磨粒出刃高度和修平面积进行在线监控。具体的研究内容和结果如下:(1)分别建立放电热与切削热耦合的磨粒温度场和放电间隙与工艺参数协同的磨粒出刃高度模型,研究脉冲放电特性和金刚石磨粒石墨化温度的关系,并分析金刚石磨粒刃端的机械热化学修平性能。结果表明:恒流放电模式可通过放电间隙控制脉冲放电能量,产生稳定的电火花放电热,融合切削热可达到铁介质诱导的石墨化温度750℃,比电弧放电提高磨粒修平效率112%,达到8238μm3/min。(2)建立磨粒修平形貌关联的磨削力和工件温度场模型,研究磨粒微切削碾压磨削机理和性能。结果表明:随着修平面积增大,金刚石磨粒散热增强且接触压强减小,可防止其刃端石墨化磨损和工件表面应力集中,使磨削的表面粗糙度减小60%。磨粒微切削碾压作用效果与材料性质相关,采用修平修齐的粗金刚石磨粒可实现钛合金和模具钢光滑干磨削,比CBN磨粒干磨削分别减小表面粗糙度43%和75%,达到598和78 nm。(3)基于金刚石磨粒石墨化温度,研究磨粒刃端传热与散热间动平衡,建立金刚石磨粒修平面积的控制模型。结果表明:修平面积增大使金刚石磨粒的机械热化学去除率从0.018 nm/圈逐渐减小至零,在磨削过程中保持磨粒出刃高度和修平面积稳定,而CBN磨粒会快速磨损使出刃高度减小至0。(4)通过动态追踪金刚石磨粒修平修齐的机械热化学去除率,构建光滑磨削过程的金刚石磨粒修平修齐在线监控模型。结果表明:在恒流放电模式和临界工艺参数下,利用脉冲放电流电压波形可精准监控到金刚石砂轮环面的磨粒出刃形貌特征,金刚石磨粒出刃高度和修平面积的追踪误差分别为4.6%、4.2%。
张明军[4](2019)在《硬质合金二维超声车削过程及加工表面质量的试验研究》文中认为硬质合金具有强度高、耐磨性好等诸多优良的物理力学性能,成为航空航天、国防军工、仪器仪表等领域中不可或缺的结构材料。但因其脆性高、断裂韧性低等导致切削过程中切削力大、切削温度高、易在已加工表面形成残余拉应力,这已成为严重制约其高效精密切削技术发展的关键问题。本文以硬质合金的二维超声车削过程为研究对象,对二维超声车削过程的切削刃运动特性、切削力特性、切削温度特性及工件的表面粗糙度和表面残余应力特性展开研究:1、研究了二维超声车削加工原理,建立了切削刃的运动轨迹模型,建立了硬质合金二维超声车削条件下的切削力、切削热模型;根据加工残余应力的形成机理,通过应力加载和释放,建立了二维超声车削残余应力解析模型。2、基于热力耦合作用,建立了硬质合金二维超声车削有限元模型,采用有限元软件Abaqus,对切削力、切削温度和加工表面残余应力进行了仿真及分析;仿真分析了超声切削中刀具几何参数以及超声表征参数对切削力、切削温度以及加工残余应力的影响规律,结果表明超声车削能够有效提高工件表面的残余压应力和工件内部最大的残余压应力,同时在一定程度上增大了压应力层的深度。3、基于声学理论研制了二维超声振动系统,搭建了超声切削试验平台,对硬质合金进行了车削试验研究,揭示了工艺参数和超声振幅对切削力和切削温度的影响规律。通过试验对比分析了二维超声车削和传统车削切削力和切削温度的差异性;采用正交试验和单因素试验相结合的方法,同时考虑因素交互作用,研究了加工参数对切削力、切削温度和加工残余应力的影响。4、基于遗传算法,分别建立了加工残余应力、表面粗糙度的预测模型,并进行试验验证。同时兼顾表面粗糙度和加工残余应力,以最大残余压应力为目标变量,以表面粗糙度为约束变量,对硬质合金二维超声车削参数优化进行研究,获得不同粗糙度约束值下的优化加工参数。
王江威[5](2018)在《基于ELID砂轮氧化膜性能的纳米陶瓷手术刀制造技术》文中研究说明纳米陶瓷材料具有耐高温、耐磨损、耐腐蚀、质量轻等众多优点,可以在医学、材料工程、机械工程等众多领域得到应用。但陶瓷作为硬脆材料的一种,难加工、加工效率低仍旧是其主要的问题。目前,ELID磨削技术是一种相对来说较成熟、应用较广泛的纳米陶瓷等硬脆材料的加工方法。本文的主要目的是探究使用纳米陶瓷材料来制作医用手术刀的可行性,首先对ELID磨削过程中铁基和铜基砂轮表面氧化膜的性能进行实验研究,根据实验结果选择后续陶瓷手术刀的加工所用的砂轮类型;然后利用ELID磨削技术对纳米陶瓷工件进行平面磨削实验,研究ELID磨削加工的参数对磨削力、表面质量的影响,根据实验结果选择后续陶瓷手术刀加工的工艺参数;最后进行纳米陶瓷手术刀的加工以及进行检测。本文主要从以下几个方面展开研究:首先,对ELID磨削过程中铁基砂轮表面氧化膜中吸附水和晶格水的存在及其对磨削区的二步冷却机理进行实验研究,同时从理论上探讨了ELID磨削过程中氧化膜成分的转化对磨削表面质量的影响。结果表明,氧化膜中吸附水与晶格水确实存在且能够在一定程度上降低磨削温度,有利于得到优秀的磨削表面质量。其次,应用纳米压痕技术对ELID磨削过程中铜基和铁基砂轮表面氧化膜的力学性能进行了实验研究,实验显示:铜基砂轮氧化膜与基体有着不同的特性,铜基砂轮氧化膜刚度在0.6-1.3mN/nm,较基体弱,且刚度是变化的;氧化膜硬度在2000-2300MPa,较基体高,弹性模量在100-120GPa,较基体高。而铁基砂轮的硬度比基体低。就氧化膜的力学性能而言,和铁基砂轮相比较,铜基砂轮不适合ELID超精密磨削。然后,对铁基金刚石砂轮进行精密修整,使砂轮的圆度误差降低至2μm左右,以满足ELID磨削加工要求,减小实验误差。在平面磨床上对纳米氧化锆陶瓷进行了平面磨削实验,通过使用KISTLER测力仪和TIME?3221表面粗糙度仪测量磨削过程中的磨削力变化以及磨削后的表面粗糙度状况,分析进给量、切削速度、砂轮粒度对磨削力及表面粗糙度的影响。最后,根据前几章的内容,选择适合的砂轮和合理的参数,使用ELID磨削技术将纳米氧化锆陶瓷加工成医用外科手术刀刀片,并对其实用性进行了相关检测、分析。
郐吉才[6](2014)在《ELID砂轮氧化膜传热机理与模型》文中进行了进一步梳理对ELID砂轮氧化膜中吸附水及晶格水的存在进行了理论分析与实验研究,提出ELID磨削氧化膜中吸附水与晶格水的二步冷却机理,进一步提出ELID磨削温度模型,并进行了理论计算。研究表明,ELID氧化膜中存在吸附水与晶格水,由于吸附水和晶格水的冷却作用,ELID磨削温度模型计算结果偏低于传统磨削温度模型,该结果对ELID磨削有利。
庞浩[7](2014)在《超声ELID复合加工电参数的研究》文中研究表明超声磨削技术是在磨削加工中引入超声振动,借助超声振动的作用去除工件上的被加工材料。主要优点是加工效率高,但声学系统振动稳定性难以得到保证,不能高效的获得粗糙度极低的表面。ELID磨削加工技术是利用砂轮磨削和在线修锐相结合的磨削技术,通过电解作用对金属基金刚石砂轮进行持续修锐,从而避免砂轮的钝化和堵塞现象,实现对硬脆材料的精密磨削,获得较高精度的加工表面,但是加工成本高、砂轮易堵塞、脱落的磨粒易擦伤工件。因此,为了获得既高效又有高精度的加工表面,本文对超声与ELID磨削两种工艺复合进行了研究。由于ELID磨削主要是氧化膜和其中包含的磨粒对工件的刮擦,其中对氧化膜的影响因素中最主要的因素为电参数,因此对电参数的研究就尤为重要。研究中选取的磨削方式为内圆磨削。由于砂轮直径相对外圆磨削,直径很小,不能实现边电解边磨削,所以,在试验过程中,采用把砂轮电解修锐后进行磨削,磨削一段时间把砂轮退出再进行电解,如此反复进行磨削的方法。本文用Labview对复合工艺中的电压电流进行了在线测量,更加准确的研究了电参数对砂轮的修锐,氧化膜的厚度及加工后的表面质量的影响。
肖强[8](2013)在《SiC单晶片高效低损伤加工机理及试验研究》文中研究表明随着科学技术的发展,SiC单晶(SiC single crystal,简称SiC)成为重要的第三代半导体材料,由于其具有宽禁带、高击穿电场强度、高热导率、热稳定性好、高饱和漂移速度等特点,在高频、高温、抗辐射、大功率、光电子等方面优势明显,然而其特有晶体结构及高的材料硬度使其加工过程成为难点,突出表现为加工效率低、表面质量不稳定等问题,使得SiC单晶片的高效低损伤加工技术成为研究的焦点。本文在研究SiC单晶片材料去除机理的基础上,兼顾加工效率和表面质量,提出利用在线电解修整精密磨削技术(Electrolytic in-process dressing,简称ELID)高效低损伤精密加工SiC单晶片,通过理论与试验研究,获得高效低损伤的超精密加工工艺。ELID精密磨削技术是利用在线电解技术在砂轮表面形成氧化膜,实现砂轮在线修整,使砂轮磨粒始终保持锋利状态,从而实现加工对象的高效精密加工。同时,也对超声复合研磨SiC单晶片和该晶体的抛光工艺进行了讨论研究,这对于提高SiC单晶片加工技术和应用水平有重要的理论意义和实用价值。(1)基于氧化膜在SiC单晶片ELID磨削中的重要性,本文研究了在ELID磨削中氧化膜的形成规律,根据电化学基本原理,建立了砂轮表面氧化膜形成过程的模型,并对金刚石砂轮电解预修整过程中氧化膜的生长过程进行了仿真,对电压、占空比等电解参数对铸铁结合剂砂轮表面氧化膜形成特性的影响进行了研究,得到ELID磨削过程中铸铁结合剂金刚石砂轮表面氧化膜的生成规律及电解参数对氧化膜的影响规律。为了验证模型和仿真结果的正确性,采用与仿真过程同样的控制参数,对氧化膜的生长特性进行了试验研究,试验结果验证了氧化膜生长模型及电解参数的影响规律。(2)通过理论与材料划痕试验,研究SiC单晶片材料去除方式和ELID磨削SiC单晶片的材料去除机理,获取SiC单晶片磨削过程中材料由脆性去除模式向塑性去除模式转变的条件、材料去除机理和表面形成机理。通过试验研究表明,ELID磨削可以稳定实现材料的塑性域磨削,从而可以在提高加工效率的同时有效降低工件的磨削损伤。(3)针对ELID超精密磨削的特点,对ELID磨削热产生的机理进行了分析,建立了 ELID磨削热源模型和热量在工件、砂轮、电解液及磨屑间分配的模型并进行了数值计算。研究表明,ELID磨削热量主要由磨粒与工件的耕犁和摩擦作用产生,磨削热量在工件、砂轮、电解液间的分配是随磨削区内位置改变的分布函数,电解液和砂轮带走绝大部分的磨削热量,传递给SiC单晶片的热量只占全部热量的13%左右,对表面质量影响小。(4)本文开发了封闭式电解阴极,并以此为核心构建了 ELID磨削试验平台,包括磨床、铸铁基金刚石砂轮、电解装置、电源等部分。在此平台上本文进行了 SiC单晶片ELID磨削工艺试验,以SiC单晶片表面粗糙度、材料去除率与加工参数的关系为研究对象,研究了电解参数与工艺参数对SiC单晶片ELID磨削效果的影响,获得优化加工参数。(5)分析了普通研磨磨削原理,建立了普通磨削的材料去除模型,分析了超声复合研磨加工SiC单晶片材料的去除机理,在此基础上建立了超声复合研磨材料去除率模型,通过有限元方法对材料去除方式及应力进行了仿真,将普通研磨和超声波的复合研磨两种方法的去除效率和表面质量进行了试验对比。试验表明,超声波复合研磨后,表面质量有显着提高,加工效率明显优于普通研磨。
唐昆[9](2013)在《基于喷嘴电解的ELID磨削机理与实验研究》文中研究说明近年来,随着光电信息、微机电、生物、医学等领域的飞速发展,其产品呈现明显的小型化与微型化的趋势,而硬质合金材料以其优良的机械性能在这些产品中获得了广泛的运用,其中一个典型的应用是光电产业中各种微小非球面透镜模压中使用的高精度硬质合金模具。因此,对于硬质合金材料微小非球面的超精密加工技术及装备的研究与开发具有重要的理论意义和工程应用价值。在线电解修整(Electrolytic In-process Dressing,ELID)镜面磨削适于硬质合金材料的高效、超精密加工,但是在加工微小非球面时,存在电极设置困难、砂轮易与工件发生干涉、易磨损砂轮柄、易产生振动等诸多问题。采用喷嘴电解ELID磨削方式,无需在加工区域安装电极,有效避免了上述缺陷。本文在国家自然科学基金资助项目(项目号:No.50675064)、国家高技术研究发展计划(863计划,项目号:2006AA42335)、国家“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项(项目号:2010ZX04001-151)、国际科技合作专项(项目号:2012DFG70640)等一系列项目的支持下,针对喷嘴电解ELID磨削技术开展了研究工作。本文的研究从喷嘴电解ELID磨削的基础研究、工艺研究和应用研究三个层面上展开,通过基础实验与理论分析相结合,力图对喷嘴电解ELID磨削的电解机理、工艺规律及其应用等方面进行全面、系统的分析。其中,基础研究部分主要进行喷嘴电解ELID磨削电解机理的研究,通过电解成膜过程与氧化膜作用机理的总结与分析,建立了不同电极材料和接线方式下的氧化膜厚度模型,并将仿真计算值与实测数据进行对比分析,其变化基本符合实际氧化膜生长的规律。工艺研究部分主要进行喷嘴电解ELID平面磨削工艺实验,工艺研究从单因素和多因素两个角度展开,单因素研究目的是总结工艺规律,为其后的多因素研究和应用研究打下基础;多因素研究则基于正交工艺实验及其结果,采用灰色系统理论,进行工艺参数优势因素分析、工艺参数优化、工艺参数预测等研究。在本文工艺实验范围内,基于灰色关联分析,得出了各影响因素对磨削力与表面粗糙度的影响程度;基于灰色决策,得出了正交实验的最优工艺参数组合,实现了参数优化与优选;基于灰色预测,建立了磨削力与表面粗糙度的灰色多变量组合预测模型,通过与传统多元线性回归预测模型的对比,验证了其预测精度。应用研究部分围绕应用喷嘴电解ELID超精密磨削技术的复合加工机床开发与微小非球面加工进行。机床开发包括机床总体设计与关键部件开发,微小非球面加工则采用所开发的机床,结合超精密斜轴镜面磨削,进行了微小非球面的加工实验,分析、总结了相关工艺规律。本文关于喷嘴电解ELID成膜机理与氧化膜厚度模型、喷嘴电解ELID平面磨削工艺参数规律与工艺参数研究、复合加工机床开发以及微小非球面的喷嘴电解ELID加工的研究,对于实现微小硬质合金材料零部件的高效、精密、优质和低损伤镜面加工,提供了理论和实验基础。同时,对于满足光电通讯、光学、信息等产业对超精密微小非球面光学模具的需求,带动超精密加工、纳米加工技术及其装备的发展具有一定的理论和工程应用价值。
詹友基[10](2013)在《陶瓷结合剂金刚石砂轮高速磨削硬质合金的机理研究》文中研究指明硬质合金是一种有别于较软的金属材料和硬脆陶瓷材料的混合硬碳化物和软金属相的硬脆复合材料。材料中软金属相以及硬质相含量的不同,使得材料的微细结构各异,导致硬质合金磨削性能大为不同。硬质合金优异的物理机械性能有助于该类材料在工程中的应用,但高硬度、高耐磨损的性能也使得对它的磨削加工变得非常困难。本课题旨在将高速磨削工艺应用于硬质合金加工,深入研究硬质合金磨削机理和高速磨削的磨削机制,为该难题的解决提供有效方案、实验基础以及理论依据。国内外学者较少在硬质合金高速磨削机理上做相关的研究。因此,本课题进行了陶瓷结合剂金刚石砂轮高速磨削(最高砂轮线速度达120m/s)硬质合金磨削机理的实验研究。论文的主要研究工作概括如下:1.本文采用陶瓷结合剂金刚石砂轮分别对五种显微结构和物理性能上具有独特特征的硬质合金进行大量的高速磨削实验。测量了不同加工参数下(砂轮线速度、磨削深度和工件速度)的磨削力。分析了加工参数、单颗磨粒最大未变形切屑厚度、切削长度和材料的物理机械性能对单位宽度磨削力、力比、单颗磨粒承受的磨削力、磨削比能大小的影响。研究发现磨削力和磨削比能与单颗磨粒最大未变形切屑厚度、切削长度、材料的物理机械性能和材料去除方式有关。利用最小二乘法拟合高速磨削实验数据,建立了磨削力和磨削比能与单颗磨粒最大未变形切屑厚度、切削长度的回归关系模型。通过分析磨削比能的分配机理表明,磨削过程中,大部分磨削能量消耗于金刚石磨粒对硬质合金的滑擦与塑性耕犁,单位宽度磨削功率Pm与单位时间单位宽度内金刚石颗粒耕犁面积Sw有很好的线性关系。与低速度磨削相比,高速磨削的磨削力和单颗磨粒承受的磨削力明显减小,而磨削力比和磨削比能增大。2.通过夹丝热电偶测量不同加工参数下磨削温度,使用温度拟合的方法估算热量分配比例。综合研究了不同加工参数及不同硬质合金类型对磨削弧区的温度特征以及传入工件的热量分配比例特征的影响。由于砂轮与工件接触区的热流密度与未变形切屑厚度有关,因此假设接触弧区中流入工件的热源分布为抛物线分布。用有限元的方法对温度场进行三维仿真,研究工件的热负荷引起的瞬态温度场。仿真表明,用抛物线热流分布比三角形热流分布更有说服力。仿真结果与实验结果进行了对比,验证了仿真结果的合理性。根据仿真获得的温度分布情况,可以预测工件的热影响程度。在湿磨条件下,顺磨五种硬质合金弧区温度低于185℃。热量分配比例随切深、砂轮线速度的增加和工件进给速度的减少而下降。通过温度拟合方法获得的热量分配比例在2.4%-14%范围之间。与低速度磨削相比,高速磨削的磨削温度升高,而热量分配比例下降。3.测量了不同加工参数下振动加速度信号以及磨削后工件的表面粗糙度和观察磨削后的表面形貌。研究了磨削振动特性和工件表面形貌特征,并用自回归三谱切片评估磨削表面特征的方法表征振动与表面粗糙度之间的关系。探讨了陶瓷结合剂金刚石砂轮高速磨削硬质合金的磨削机理。高速磨削时,振动加速度的幅值明显增大,并会导致磨削表面产生裂纹,影响磨削表面质量。磨削表面质量与加工条件、材料的去除方式、材料的显微结构和物理特性有关。表面粗糙度随磨削深度、工件进给速度、碳化钨颗粒度的增加而增大,随砂轮线速度增加而减小。通过最小二乘法拟合表面粗糙度数据,发现磨削三要素中,工件进给速度对表面粗糙度影响最大。表面粗糙度值随单颗磨粒最大未变形切屑厚度增加而单调递增。对比五种硬质合金材料磨削后的表面粗糙度表明,高速磨削更有利于脆性大的材料降低表面粗糙度值。硬质合金磨削表面形貌的观察表明,磨削加工过程中工件材料以脆性断裂和塑性去除两种方式去除。钨钴类硬质合金主要以塑性方式去除材料,钨钛钴类硬质合金(YT30)主要以脆性断裂的方式去除。
二、ELID镜面磨削热源和热量分配模型(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、ELID镜面磨削热源和热量分配模型(论文提纲范文)
(1)RB-SiC陶瓷电火花机械复合磨削技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题来源及研究目的和意义 |
1.2 RB-SiC陶瓷微观结构及力学性能研究 |
1.3 RB-SiC陶瓷的磨削加工技术 |
1.3.1 普通磨削技术 |
1.3.2 复合磨削技术 |
1.4 电火花机械复合磨削技术的研究现状 |
1.4.1 电火花机械复合磨削材料去除机理的研究 |
1.4.2 电火花机械复合磨削表面质量的研究 |
1.4.3 电火花机械复合磨削中砂轮磨损的研究 |
1.5 目前研究中存在的问题 |
1.6 本文的主要研究内容 |
第2章 电火花机械复合磨削放电温度对RB-SiC陶瓷力学性能的影响 |
2.1 引言 |
2.2 RB-SiC陶瓷电火花机械复合磨削中的温度分布 |
2.2.1 RB-SiC陶瓷电火花机械复合磨削过程分析 |
2.2.2 RB-SiC陶瓷中放电引起的温度分布研究 |
2.3 温度影响下的RB-SiC陶瓷力学性能实验条件 |
2.3.1 RB-SiC陶瓷力学性能实验的温度条件 |
2.3.2 RB-SiC陶瓷力学性能实验的载荷条件 |
2.4 温度对RB-SiC陶瓷力学性能影响的分析 |
2.4.1 不同温度下RB-SiC陶瓷的压痕形貌 |
2.4.2 不同温度下RB-SiC陶瓷的硬度 |
2.4.3 不同温度下RB-SiC陶瓷的弹性模量 |
2.4.4 不同温度下RB-SiC陶瓷的断裂韧性 |
2.5 本章小结 |
第3章 RB-SiC陶瓷电火花机械复合磨削机理及表面形成分析 |
3.1 引言 |
3.2 放电温度对RB-SiC陶瓷去除机制影响的研究 |
3.2.1 不同温度下RB-SiC陶瓷的刻划实验 |
3.2.2 温度对RB-SiC陶瓷刻划去除机制影响的研究 |
3.2.3 温度对RB-SiC陶瓷脆塑转变临界深度影响的研究 |
3.2.4 温度对RB-SiC陶瓷脆塑去除阶段摩擦行为影响的研究 |
3.3 RB-SiC陶瓷电火花机械复合磨削材料去除机制研究 |
3.3.1 RB-SiC陶瓷电火花机械复合磨削的表面形貌 |
3.3.2 RB-SiC陶瓷电火花加工的材料去除机制 |
3.3.3 RB-SiC陶瓷机械磨削的材料去除机制 |
3.3.4 RB-SiC陶瓷电火花加工与机械磨削耦合作用下的材料去除机制 |
3.4 电火花机械复合磨削RB-SiC陶瓷表面形成的分析 |
3.4.1 RB-SiC陶瓷电火花机械复合磨削表面形成影响因素的分析 |
3.4.2 RB-SiC陶瓷电火花机械复合磨削表面形成的材料去除率分析 |
3.5 本章小结 |
第4章 RB-SiC陶瓷电火花机械复合磨削表面质量及损伤特征研究 |
4.1 引言 |
4.2 电火花机械复合磨削RB-SiC陶瓷的实验设置 |
4.3 电火花机械复合磨削RB-SiC陶瓷表面质量的研究 |
4.3.1 RB-SiC陶瓷电火花机械复合磨削表面粗糙的研究 |
4.3.2 RB-SiC陶瓷电火花机械复合磨削表面损伤的研究 |
4.3.3 RB-SiC陶瓷电火花机械复合磨削亚表面损伤的研究 |
4.4 电火花机械复合磨削RB-SiC陶瓷损伤特征的研究 |
4.4.1 基于拉曼检测的表面损伤特征分析 |
4.4.2 基于透射检测的亚表面损伤特征分析 |
4.4.3 亚表面损伤的微观结构特征 |
4.5 本章小结 |
第5章 电火花机械复合磨削金属基砂轮磨损机理及磨损特性研究 |
5.1 引言 |
5.2 金属基砂轮的磨损实验 |
5.2.1 金属基砂轮受温度影响的磨损实验 |
5.2.2 金属基砂轮电火花机械复合磨削的磨损实验 |
5.3 电火花机械复合磨削金属基砂轮的磨损机理 |
5.3.1 受温度影响的金属基砂轮磨损机理 |
5.3.2 电火花机械复合磨削的金属基砂轮磨损机理 |
5.4 基于电火花机械复合磨削金属基砂轮磨损机制的放电修整 |
5.4.1 电火花机械复合磨削RB-SiC陶瓷中的金属基砂轮修整 |
5.4.2 电火花机械复合磨削金属基砂轮的修整效果分析 |
5.5 电火花机械复合磨削金属基砂轮的磨损特性研究 |
5.5.1 铁基砂轮的磨损规律 |
5.5.2 铁基砂轮磨损对材料去除率的影响 |
5.5.3 铁基砂轮磨损对磨削比的影响 |
5.5.4 铁基砂轮磨损对磨削力的影响 |
5.6 本章小结 |
第6章 基于RB-SiC陶瓷电火花机械复合磨削性能的工艺参数优化 |
6.1 引言 |
6.2 电火花机械复合磨削的工艺实验 |
6.3 工艺参数对电火花机械复合磨削性能影响的分析 |
6.3.1 工艺参数对磨削表面粗糙度的影响 |
6.3.2 工艺参数对材料去除率的影响 |
6.3.3 工艺参数对砂轮磨损速率的影响 |
6.3.4 工艺参数对磨削力的影响 |
6.4 基于灰色关联理论的参数优化及实验验证 |
6.4.1 灰色关联理论的数据分析方法 |
6.4.2 基于灰色关联理论的实验结果分析及工艺参数优化 |
6.4.3 最优工艺参数组合的实验验证 |
6.5 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
致谢 |
个人简历 |
(2)蓝宝石ELID磨削工艺实验研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 课题来源 |
1.2 研究背景及意义 |
1.3 ELID磨削技术基本原理 |
1.4 ELID磨削国内外研究现状 |
1.4.1 ELID磨削系统 |
1.4.2 ELID磨削电解氧化膜研究 |
1.4.3 ELID磨削工艺优化研究 |
1.4.4 蓝宝石晶向研究 |
1.5 研究内容 |
1.6 本章小结 |
第二章 ELID预修锐实验研究 |
2.1 氧化膜成膜理论 |
2.2 电解氧化膜的成膜分析 |
2.3 实验方案 |
2.4 实验装置 |
2.4.1 ELID电源 |
2.4.2 修整电极 |
2.4.3 高精度数控平面磨床 |
2.5 电参数对预修锐电流和时间的影响 |
2.5.1 预修锐电信号 |
2.5.2 电压对预修锐电流的影响 |
2.5.3 极间间隙对预修锐电流的影响 |
2.5.4 电解参数对预修锐时间的影响 |
2.6 电解参数对氧化膜成膜的影响 |
2.6.1 电解参数对氧化膜厚度的影响 |
2.6.2 电解参数对氧化膜粘附力的影响 |
2.6.3 氧化膜的孔隙率表征 |
2.7 本章小结 |
第三章 蓝宝石ELID动态磨削的实验研究 |
3.1 砂轮的整形与修锐 |
3.1.1 砂轮的整形 |
3.1.2 砂轮的预修锐 |
3.2 实验设计 |
3.2.1 实验材料与夹具 |
3.2.2 实验方案 |
3.2.3 实验测量装置 |
3.3 实验结果分析 |
3.3.1 磨削力分析 |
3.3.2 磨削表面粗糙度的影响分析 |
3.3.3 表面破碎率的影响分析 |
3.3.4 表面形貌分析 |
3.3.5 ELID磨削亚表面损伤情况 |
3.4 本章小结 |
第四章 不同晶向的蓝宝石ELID磨削后表面形貌及损伤研究 |
4.1 蓝宝石晶体结构 |
4.2 蓝宝石晶向的差异 |
4.3 不同晶向蓝宝石 ELID 磨削实验 |
4.3.1 ELID磨削蓝宝石A面、C面的磨削力 |
4.3.2 ELID磨削蓝宝石A面、C面的表面粗糙度 |
4.3.3 ELID磨削蓝宝石A面、C面的表面形貌 |
4.3.4 ELID磨削蓝宝石A面、C面的亚表面损伤 |
4.4 本章小结 |
第五章 总结与展望 |
5.1 总结 |
5.2 研究展望 |
参考文献 |
附录 A 攻读学位期间发表论文目录 |
致谢 |
(3)金刚石磨粒ECD机械热化学修平修齐机理及光滑磨削过程控制(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
注释表 |
第一章 绪论 |
1.1 课题研究背景与意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 金属材料加工技术 |
1.2.2 精密磨削技术 |
1.2.3 砂轮修锐修整技术 |
1.2.4 金刚石磨粒修平修齐技术 |
1.2.5 磨粒出刃形貌的检测和评价技术 |
1.2.6 精密磨削过程监控技术 |
1.3 课题来源与研究内容 |
1.3.1 课题来源 |
1.3.2 课题研究内容 |
1.3.3 课题研究方案 |
第二章 金刚石磨粒的机械热化学去除及微切削碾压磨削理论模型 |
2.1 金刚石磨粒的修锐与修平修齐概念 |
2.2 金刚石磨粒机械热化学去除理论模型 |
2.2.1 金刚石磨粒ECD机械热化学修平修齐过程 |
2.2.2 放电热与切削热耦合的金刚石磨粒温度场模型 |
2.2.3 机械热化学去除率关联的金刚石磨粒修平面积模型 |
2.2.4 放电间隙与工艺参数协同的金刚石磨粒出刃高度模型 |
2.3 金刚石磨粒微切削碾压磨削理论模型 |
2.3.1 修平金刚石磨粒微切削碾压磨削过程 |
2.3.2 磨粒修平形貌关联的磨削力模型 |
2.3.3 磨粒修平形貌关联的工件温度场模型 |
2.4 本章小结 |
第三章 金刚石磨粒热化学作用机制及脉冲放电性能 |
3.1 金刚石磨粒ECD修平修齐实验平台 |
3.2 空气、铜和铁介质作用的金刚石磨粒石墨化温度研究 |
3.2.1 实验及条件 |
3.2.2 金刚石磨粒石墨化形貌特征 |
3.2.3 金刚石磨粒石墨化去除体积占比 |
3.3 铜和铁电极的砂轮结合剂单脉冲放电去除研究 |
3.3.1 实验及条件 |
3.3.2 砂轮结合剂放电坑形貌特征 |
3.3.3 砂轮结合剂放电去除体积 |
3.4 恒压恒流转换的脉冲放电特性研究 |
3.4.1 实验及条件 |
3.4.2 脉冲放电特征 |
3.4.3 放电参数与修平工艺参数关系 |
3.4.4 电弧和电火花放电的临界转换 |
3.5 本章小结 |
第四章 金刚石磨粒机械热化学修平性能及微观形貌特征 |
4.1 修平金刚石磨粒的微观形貌特征参数化 |
4.2 金刚石磨粒机械和ECD修平的修平力与修平温度研究 |
4.2.1 实验及条件 |
4.2.2 金刚石磨粒修平力 |
4.2.3 金刚石磨粒修平温度 |
4.3 电弧和电火花放电的金刚石磨粒机械热化学去除效果研究 |
4.3.1 金刚石磨粒ECD修平实验 |
4.3.2 砂轮结合剂与电极表面化学成分 |
4.3.3 修平金刚石磨粒微观形貌特征 |
4.3.4 金刚石磨粒出刃特征参数 |
4.4 金刚石磨粒的修平与修尖研究 |
4.4.1 金刚石磨粒ECD修平修齐工艺应用实验 |
4.4.2 不同修平方式的修平/修尖金刚石磨粒微观形貌特征 |
4.5 本章小结 |
第五章 ECD修平修齐的金刚石磨粒微切削碾压磨削性能 |
5.1 修锐和修平金刚石磨粒的磨削力与磨削温度研究 |
5.1.1 实验及条件 |
5.1.2 工件磨削力 |
5.1.3 工件磨削温度 |
5.2 修平金刚石磨粒对工件表面的微切削碾压磨削效果研究 |
5.2.1 实验及条件 |
5.2.2 修平金刚石磨粒和修锐金刚石/CBN磨粒的磨削效果 |
5.2.3 金属材料光滑磨削 |
5.3 本章小结 |
第六章 光滑磨削过程的金刚石磨粒修平修齐在线监控 |
6.1 金刚石磨粒修平修齐在线监控模型 |
6.1.1 ECD修平修齐的金刚石磨粒出刃高度和修平面积控制原理 |
6.1.2 金刚石磨粒修平修齐在线监控方案设计 |
6.1.3 脉冲放电能量的多变量反馈控制流程制定 |
6.1.4 金刚石磨粒出刃高度和修平面积在线评价策略制定 |
6.2 脉冲放电能量控制的金刚石磨粒出刃高度和修平面积追踪研究 |
6.2.1 实验及条件 |
6.2.2 单颗金刚石磨粒机械热化学去除效果追踪 |
6.2.3 砂轮环面修平修齐的金刚石出刃高度和修平面积追踪精度 |
6.2.4 磨粒尺寸与金刚石磨粒机械热化学去除效果相关性 |
6.3 本章小结 |
结论与展望 |
参考文献 |
攻读博士学位期间取得的研究成果 |
致谢 |
附件 |
(4)硬质合金二维超声车削过程及加工表面质量的试验研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 课题来源 |
1.2 研究背景与意义 |
1.3 硬质合金及其切削加工特性 |
1.4 超声辅助加工技术 |
1.5 切削力研究现状 |
1.6 切削温度研究现状 |
1.7 加工残余应力研究现状 |
1.7.1 传统切削加工残余应力研究现状 |
1.7.2 超声振动加工残余应力研究现状 |
1.8 硬质合金超声辅助车削存在的问题 |
1.9 本文主要研究内容及技术路线 |
2 二维超声切削加工机理 |
2.1 二维超声切削刀尖运动轨迹模型 |
2.2 二维超声切削力理论模型 |
2.3 二维超声切削温度场理论模型 |
2.4 二维超声切削表面残余应力理论模型 |
2.5 本章小结 |
3 硬质合金二维超声车削有限元仿真 |
3.1 硬质合金二维超声车削热力耦合模型 |
3.1.1 模型建立 |
3.1.2 网格划分 |
3.1.3 边界条件和接触条件 |
3.1.4 摩擦模型 |
3.2 仿真结果及分析 |
3.2.1 进给量对切削力和温度的影响 |
3.2.2 切深对切削力和切削温度的影响 |
3.2.3 切削速度对切削力和切削温度的影响 |
3.2.4 振幅对切削力和温度的影响 |
3.2.5 刀具角度对切削力、温度及残余应力的影响 |
3.3 本章小结 |
4 硬质合金二维超声切削力热特性的试验研究 |
4.1 试验条件和方案 |
4.1.1 二维超声声学系统 |
4.1.2 试验条件 |
4.1.3 试验方案 |
4.2 试验结果及分析 |
4.2.1 试验结果 |
4.2.2 结果分析 |
4.3 超声切削参数对切削力的影响分析 |
4.3.1 正交试验结果及分析 |
4.3.2 单因素试验结果及分析 |
4.4 超声切削参数对切削温度的影响分析 |
4.5 本章小结 |
5 硬质合金二维超声车削表面质量特性的试验研究 |
5.1 传统切削和超声切削表面微观形貌机理及试验研究 |
5.2 硬质合金二维超声车削表面粗糙度特性 |
5.2.1 测试方法 |
5.2.2 切削参数对表面粗糙度的影响 |
5.3 硬质合金二维超声车削表面残余应力特性 |
5.3.1 测试方法 |
5.3.2 正交试验结果分析 |
5.3.3 单因素试验结果及分析 |
5.3.4 因素交互作用对表面残余应力影响 |
5.4 基于遗传算法的硬质合金二维超声车削参数优化 |
5.4.1 遗传算法 |
5.4.2 遗传算法计算表面粗糙度模型 |
5.4.3 遗传算法计算表面残余应力模型 |
5.4.4 硬质合金二维超声车削过程的参数优化 |
5.5 本章小结 |
6 总结与展望 |
6.1 主要研究内容与结论 |
6.2 主要创新点 |
6.3 研究展望 |
参考文献 |
作者简历 |
学位论文数据集 |
(5)基于ELID砂轮氧化膜性能的纳米陶瓷手术刀制造技术(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
abstract |
1 绪论 |
1.1 课题来源 |
1.2 研究目的及意义 |
1.3 纳米陶瓷材料的发展现状 |
1.3.1 纳米陶瓷的性能 |
1.3.2 纳米陶瓷的应用 |
1.3.3 纳米陶瓷的加工 |
1.4 ELID磨削技术研究现状 |
1.4.1 ELID磨削加工机理 |
1.4.2 ELID平面磨削装置 |
1.4.3 ELID磨削技术发展现状 |
1.4.4 ELID砂轮表面氧化膜的性能研究 |
1.4.5 ELID砂轮表面氧化膜的作用机理研究 |
1.5 陶瓷手术刀研究现状 |
1.6 本文主要研究内容 |
2 ELID砂轮表面氧化膜的二步冷却机理研究 |
2.1 引言 |
2.2 ELID砂轮表面氧化膜生成机理及微观形貌 |
2.3 氧化膜内吸附水和结晶水的二步冷却机制 |
2.3.1 吸附水蒸发冷却 |
2.3.2 晶格水脱水冷却 |
2.4 ELID 砂轮表面氧化膜冷却实验 |
2.4.1 实验设备 |
2.4.2 实验方法 |
2.5 实验结果与分析 |
2.5.1 实验结果 |
2.5.2 氧化膜中吸附水与晶格水存在对氧化膜成分的影响 |
2.5.3 氧化膜中吸附水与晶格水的存在对ELID磨削质量的影响 |
2.6 本章小结 |
3 ELID电解铜、铁基砂轮表面氧化膜的力学性能实验研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验设备和方法 |
3.3 实验结果与分析 |
3.3.1 载荷、位移随时间变化规律 |
3.3.2 载荷随位移变化规律 |
3.3.3 刚度、硬度、弹性模量随位移变化规律 |
3.4 本章小结 |
4 ELID磨削纳米陶瓷磨削力和表面质量的实验研究 |
4.1 引言 |
4.2 实验平台 |
4.3 实验条件 |
4.4 实验结果与分析 |
4.4.1 磨削深度对ELID磨削纳米陶瓷磨削力的影响 |
4.4.2 工作台速度对ELID磨削纳米陶瓷磨削力的影响 |
4.4.3 砂轮粒度对ELID磨削纳米陶瓷磨削力的影响 |
4.4.4 磨削深度对ELID磨削纳米陶瓷表面粗糙度的影响 |
4.4.5 工作台速度对ELID磨削纳米陶瓷表面粗糙度的影响 |
4.4.6 砂轮粒度对ELID磨削纳米陶瓷表面粗糙度的影响 |
4.5 本章小结 |
5 纳米陶瓷手术刀的设计和加工 |
5.1 引言 |
5.2 手术刀设计 |
5.3 手术刀刀片加工 |
5.3.1 实验准备 |
5.3.2 实验过程及结果 |
5.3.3 项目检测 |
5.4 本章小结 |
6 总结与展望 |
6.1 结论 |
6.2 创新点 |
6.3 展望 |
参考文献 |
作者简历 |
学位论文数据集 |
(7)超声ELID复合加工电参数的研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
1 引言 |
1.1 精密与超精密加工技术 |
1.1.1 精密与超精密加工技术概述 |
1.1.2 超精密加工技术的研究领域 |
1.1.3 超精密加工技术的研究内容 |
1.1.4 超精密镜面磨削技术 |
1.2 脆硬材料的复合超精密加工技术 |
1.2.1 硬脆材料超精密加工技术 |
1.3 超声磨削概述 |
1.3.1 超声加工原理 |
1.3.2 超声波加工的特点 |
1.3.3 超声国内研究现状 |
1.3.4 超声磨削国外研究现状 |
1.4 ELID磨削概述 |
1.4.1 ELID磨削原理 |
1.4.2 磨削加工的特点 |
1.4.3 ELID磨削的优点[28,29] |
1.4.4 ELID磨削国内研究现状 |
1.4.5 ELID磨削国外研究现状 |
1.5 本课题提出和研究意义 |
1.6 本课题研究内容 |
2 占空比对超声ELID复合磨削的影响 |
2.1 超声ELID复合磨削加工原理 |
2.2 超声和ELID磨削所需设备 |
2.2.1 超声加工所用设备 |
2.2.2 ELID磨削专用设备 |
2.3 信号的采集与处理 |
2.3.1 基于Labview的数据采集与输出控制程序 |
2.4 超声振动系统的阻抗和振幅 |
2.4.1 振动系统阻抗分析 |
2.4.2 超声振动系统的振幅 |
2.5 复合内圆磨削所采用的方法及所需做的准备 |
2.6 占空比对超声ELID复合磨削的影响 |
2.7 占空比对氧化膜厚度的影响 |
2.8 氧化膜的生成机理分析及组成 |
2.8.1 氧化膜的作用 |
2.9 超声振动在复合磨削中的作用 |
2.10 占空比对表面质量的影响 |
2.11 结论 |
3 电压对超声ELID复合磨削的影响 |
3.1 电源的性能要求 |
3.2 开关器件的选择 |
3.3 电源的选择 |
3.4 电解电压对超声ELID复合磨削的影响 |
3.5 电解电压对氧化膜厚度的影响 |
3.6 电解电压对表面质量的影响 |
3.7 结论 |
4 电极间隙对超声ELID复合磨削的影响 |
4.1 电解装置在设计中应注意事项 |
4.2 电极的安装 |
4.2.1 阳极的安装 |
4.2.2 阴极的安装 |
4.3 磨削液的供给与输送 |
4.4 电极间隙对超声ELID复合磨削的影响 |
4.5 电极间隙对氧化膜厚度的影响 |
4.6 电极间隙对表面质量的影响 |
4.7 结论 |
5 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
参考文献 |
作者简历 |
学位论文数据集 |
(8)SiC单晶片高效低损伤加工机理及试验研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1. 绪论 |
1.1 SiC单晶的制备、性质和应用领域 |
1.1.1 SiC单晶材料制备 |
1.1.2 SiC单晶材料的性质 |
1.1.3 SiC单晶材料应用 |
1.2 SiC单晶材料机械加工性能 |
1.2.1 SiC单晶的晶体结构 |
1.2.2 SiC单晶材料加工性能 |
1.2.3 SiC单晶片应用的技术要求 |
1.3 SiC单晶片传统加工工艺 |
1.3.1 线锯切割 |
1.3.2 研磨 |
1.3.3 抛光 |
1.4 SiC单晶片表面加工技术及晶片的加工工艺研究现状 |
1.4.1 国内外SiC单晶片精密加工发展 |
1.4.2 存在的问题分析 |
1.5 SiC单晶片高效低损伤加工技术 |
1.5.1 ELID超精密磨削技术 |
1.5.2 超声复合研磨技术 |
1.5.3 化学机械抛光(CMP)技术 |
1.6 课题的来源、研究目的与意义 |
1.7 研究内容 |
2. SiC单晶片ELID磨削氧化膜特性研究 |
2.1 ELID磨削电解修锐原理 |
2.1.1 ELID磨削电解修锐原理 |
2.1.2 ELID精密磨削的特点 |
2.2 氧化膜对SiC单晶片ELID磨削作用 |
2.3 ELID磨削中氧化膜生成机理及状态表征 |
2.3.1 氧化膜的生成机理 |
2.3.2 氧化膜状态的表征与识别 |
2.4 氧化膜状态特性的建模与仿真分析 |
2.4.1 氧化膜生成状态影响因素的建模 |
2.4.2 氧化膜生成状态影响因素的仿真 |
2.5 氧化膜生成状态影响因素的试验研究 |
2.5.1 试验设备 |
2.5.2 试验设计与方法 |
2.5.3 试验结果与分析 |
2.6 氧化膜状态及电解参数对SiC单晶片磨削效果影响 |
2.6.1 材料去除率数学模型 |
2.6.2 SiC单晶ELID磨削过程氧化膜及电解参数控制 |
2.7 本章小结 |
3. SiC单晶片ELID磨削机理及损伤检测技术研究 |
3.1 SiC单晶片材料去除机理 |
3.1.1 SiC单晶片材料去除方式 |
3.1.2 SiC单晶片材料去除的脆一塑转变临界条件 |
3.1.3 SiC单晶片材料的划痕试验 |
3.2 SiC单晶片ELID磨削机理 |
3.2.1 SiC单晶片磨削材料去除机理 |
3.2.2 SiC单晶片实现塑性域加工的理论分析 |
3.2.3 SiC单晶片ELID磨削材料去除试验研究 |
3.3 SiC单晶片ELID磨削热研究 |
3.3.1 ELID磨削热源模型 |
3.3.2 热量在磨削系统中的分配 |
3.3.3 热流分配函数的计算 |
3.4 SiC单晶片加工表面/亚表面损伤检测与分析 |
3.4.1 表面/亚表面形貌检测设备 |
3.4.2 SiC单晶片表面损伤分析 |
3.4.3 SiC单晶片亚表面损伤检测分析 |
3.4.4 SiC单晶片表面损伤层的腐蚀工艺 |
3.4.5 SiC单晶片亚表面损伤截面显微测试 |
3.4.6 SiC单晶片亚表面逐层化学机械抛光检测法测试 |
3.5 本章小结 |
4. SiC单晶片ELID磨削工艺研究 |
4.1 ELID试验系统及电火花整形 |
4.1.1 ELID试验系统开发 |
4.1.2 铁基金刚石砂轮的电火花整形 |
4.2 SiC单晶片ELID磨削电解参数对磨削过程影响与选择试验研究 |
4.2.1 试验装置 |
4.2.2 试验设计 |
4.2.3 试验结果分析 |
4.2.4 砂轮不同粒度条件下电解参数影响 |
4.3 ELID磨削表面粗糙度、磨削效率与工艺过程参数选择试验 |
4.3.1 砂轮转速对SiC单晶片表面粗糙度的影响 |
4.3.2 磨削深度对SiC单晶片表面粗糙度及材料去除率影响 |
4.3.3 工作台速度对SiC单晶片表面粗糙度与材料去除率影响 |
4.3.4 SiC单晶片ELID磨削工艺优化 |
4.4 SiC单晶片ELID磨削与普通磨削对比试验 |
4.4.1 试验参数与方法 |
4.4.2 SiC单晶片ELID磨削与普通磨削磨削力对比 |
4.4.3 SiC单晶片ELID磨削与普通磨削表面粗糙度对比 |
4.4.4 SiC单晶片ELID磨削与普通磨削材料去除率对比 |
4.5 SiC单晶片ELID磨削与普通研磨对比研究 |
4.5.1 SiC单晶片研磨试验内容与方案 |
4.5.2 试验步骤 |
4.5.3 试验结果分析 |
4.6 本章小结 |
5. SiC单晶片高效研抛精密加工理论与工艺研究 |
5.1 SiC单晶片研磨材料去除模型 |
5.1.1 SiC单晶片研磨原理 |
5.1.2 研磨盘表面粗糙度 |
5.1.3 SiC单晶片、磨粒和研磨盘接触处变形分析 |
5.1.4 单颗磨粒材料去除率数学模型 |
5.1.5 SiC单晶片材料去除率模型 |
5.2. SiC单晶片研磨材料去除率仿真与试验研究 |
5.2.1 SiC单晶片研磨材料去除率仿真 |
5.3 SiC单晶片材料超声波研磨去除机理 |
5.3.1 SiC单晶片材料超声波研磨去除机理 |
5.3.2 SiC单晶片超声波研磨表面粗糙度、材料去除率特性分析 |
5.4 SiC单晶片材料超声波研磨去除模型 |
5.4.1 SiC单晶片材料超声波研磨模型分析 |
5.4.2 SiC单晶片超声波研磨单颗磨粒去除模型建立 |
5.5 SiC单晶片超声波研磨有限元分析 |
5.5.1 几何模型及单元划分 |
5.5.2 应力分析与裂纹的分析 |
5.6 SiC单晶片超声波研磨工艺试验 |
5.6.1 试验设备与方法 |
5.6.2 试验结果与讨论 |
5.7 SiC单晶片抛光工艺 |
5.7.1 SiC单晶片机械抛光(MP)工艺试验 |
5.7.2 SiC单晶片机械抛光(MP)测试及分析 |
5.7.3 SiC单晶片化学机械抛光(CMP)工艺试验 |
5.7.4 SiC单晶片化学机械抛光(CMP)的测试及分析 |
5.8 本章小结 |
6. 结论与展望 |
6.1 研究结论 |
6.2 发展与展望 |
致谢 |
参考文献 |
在校学习期间所发表的论文及参与项目 |
(9)基于喷嘴电解的ELID磨削机理与实验研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
目录 |
插图索引 |
附表索引 |
论文中主要符号列表 |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景与研究意义 |
1.1.1 研究背景 |
1.1.2 课题来源 |
1.1.3 研究意义 |
1.2 研究现状与文献综述 |
1.2.1 ELID磨削技术概述 |
1.2.2 喷嘴电解ELID磨削技术研究现状 |
1.2.3 当前研究存在的问题 |
1.3 研究方法与研究内容 |
1.3.1 研究方法与研究路线 |
1.3.2 研究内容 |
1.4 本章小结 |
第2章 喷嘴电解ELID磨削系统及电解机理研究 |
2.1 引言 |
2.2 喷嘴电解ELID磨削基本原理 |
2.3 喷嘴电解ELID磨削系统 |
2.3.1 喷嘴电解ELID磨削用磨床 |
2.3.2 喷嘴电解ELID磨削专用电源 |
2.3.3 喷嘴电解ELID磨削液 |
2.3.4 喷嘴电解ELID磨削用砂轮 |
2.3.5 喷嘴电解ELID磨削电极设置 |
2.4 喷嘴电解ELID磨削氧化膜生成分析 |
2.4.1 喷嘴电解ELID磨削氧化膜生成过程分析 |
2.4.2 喷嘴电解ELID磨削氧化膜作用机理分析 |
2.4.3 喷嘴电解ELID磨削氧化膜厚度模型 |
2.5 本章小结 |
第3章 喷嘴电解ELID平面磨削实验及分析 |
3.1 引言 |
3.2 实验材料的选择及工件制备 |
3.3 喷嘴电解ELID平面磨削实验系统 |
3.3.1 实验用平面磨床 |
3.3.2 电极设置 |
3.3.3 ELID电源 |
3.3.4 砂轮与电解液 |
3.3.5 磨削力测量与采集系统 |
3.3.6 工件表面质量与完整性检测系统 |
3.4 喷嘴电解ELID平面磨削的砂轮整形、实验过程与工件检测 |
3.4.1 铸铁结合剂金刚石砂轮的电火花精密整形 |
3.4.2 磨削过程控制 |
3.4.3 工件表面完整性检测 |
3.5 喷嘴电解ELID平面磨削实验与结果分析 |
3.5.1 电极材料和接线方式对磨削力和表面粗糙度的影响 |
3.5.2 电解参数对磨削力和表面粗糙度的影响 |
3.5.3 喷嘴电解ELID磨削与普通(非ELID)磨削的对比研究 |
3.6 本章小结 |
第4章 基于灰色系统理论的喷嘴电解ELID平面磨削工艺参数研究 |
4.1 引言 |
4.2 灰色系统理论基础 |
4.2.1 灰色系统理论的基本概念 |
4.2.2 灰色系统理论的基本原理与主要内容 |
4.2.3 喷嘴电解ELID平面磨削工艺参数研究的流程与数据来源 |
4.3 基于灰色关联的喷嘴电解ELID平面磨削工艺参数优势因素分析 |
4.3.1 灰色关联分析的基本原理 |
4.3.2 基于邓氏灰色关联分析的喷嘴电解ELID平面磨削工艺参数模型 |
4.3.3 基于灰色综合关联分析的喷嘴电解ELID平面磨削工艺参数模型 |
4.3.4 两种优势因素分析结果的比较 |
4.4 基于灰色决策的喷嘴电解ELID平面磨削工艺参数优化分析 |
4.4.1 灰色决策的基本原理 |
4.4.2 基于灰色局势决策的喷嘴电解ELID平面磨削工艺参数优化 |
4.4.3 基于改进灰色模式关联决策的喷嘴电解ELID平面磨削工艺参数优化 |
4.4.4 两种工艺参数优化结果的比较 |
4.5 基于灰色系统模型的喷嘴电解ELID平面磨削工艺参数预测分析 |
4.5.1 灰色预测的基本原理 |
4.5.2 基于灰色多变量组合模型的喷嘴电解ELID平面磨削工艺参数预测 |
4.5.3 传统多元线性回归模型 |
4.5.4 模型精度检验 |
4.6 本章小结 |
第5章 复合加工机床开发与微小非球面加工实验 |
5.1 引言 |
5.2 复合加工机床的设计与开发 |
5.2.1 机床设计方案与技术参数 |
5.2.2 关键部件及系统的研制 |
5.3 微小球面、非球面加工实验 |
5.3.1 超精密斜轴镜面磨削法 |
5.3.2 实验条件及实验装置 |
5.3.3 加工实验及实验结果分析 |
5.4 本章小结 |
总结与展望 |
参考文献 |
致谢 |
附录A 攻读博士学位期间所发表的学术论文 |
附录B 攻读博士学位期间所申请的专利 |
附录C 攻读博士学位期间参与项目 |
(10)陶瓷结合剂金刚石砂轮高速磨削硬质合金的机理研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 选题背景及意义 |
1.2 硬质合金简介 |
1.3 硬质合金加工国内外研究情况 |
1.3.1 国外硬质合金磨削加工的研究 |
1.3.2 国内硬质合金磨削加工的研究 |
1.4 高速和超高速磨削在硬脆性材料加工中的研究情况 |
1.4.1 高速磨削的理论基础 |
1.4.2 高速磨削在硬脆性材料加工的研究 |
1.5 课题的来源和主要研究内容 |
1.5.1 课题的来源 |
1.5.2 课题的主要研究内容 |
第2章 硬质合金高速磨削实验方案 |
2.1 实验材料及性能 |
2.2 高速平面磨削实验系统 |
2.2.1 高速精密平面成型磨床 |
2.2.2 砂轮 |
2.2.3 陶瓷结合剂金刚石砂轮的修整 |
2.2.4 陶瓷结合剂金刚石砂轮的修锐 |
2.2.5 测力和数据采集系统 |
2.2.6 磨削温度的测量装置 |
2.2.7 表面粗糙度测量装置 |
2.2.8 工件表面形貌的观察 |
2.3 实验方案 |
2.3.1 陶瓷结合剂金刚石砂轮磨削钨钴类(YG8)硬质合金机理的实验方案 |
2.3.2 陶瓷结合剂金刚石砂轮磨削钨钛钴类(YT30)硬质合金机理的实验方案 |
2.3.3 碳化钨颗粒度和钴含量对硬质合金磨削机理的影响实验方案 |
2.4 小结 |
第3章 硬质合金高速磨削的磨削力和比能 |
3.1 磨削力的特征 |
3.1.1 磨削弧区受力分析和磨削力的数据处理 |
3.1.2 测量的磨削力随材料去除率的变化 |
3.1.3 磨削深度对单位宽度磨削力的影响 |
3.1.4 砂轮线速度对单位宽度磨削力的影响 |
3.1.5 工件速度对单位宽度磨削力的影响 |
3.1.6 材料去除率对单位宽度磨削力的影响 |
3.1.7 当量磨削厚度对磨削力的影响 |
3.1.8 不同硬质合金类型及不同钴含量对单位宽度磨削力的影响 |
3.1.9 不同碳化钨颗粒度对单位宽度磨削力的影响 |
3.1.10 最大未变形切屑厚度与切削长度对磨削力的影响分析 |
3.1.11 磨削用量对单位宽度磨削力的影响分析 |
3.2 磨削力比的特征 |
3.2.1 磨削用量对磨削力比的影响分析 |
3.2.2 材料去除率对磨削力比的影响 |
3.2.3 当量磨削厚度对磨削力比的影响 |
3.2.4 单位宽度切向磨削力和法向磨削力的关系 |
3.3 单颗金刚石磨粒承受的载荷特征 |
3.3.1 最大未变形切屑厚度与切削长度对单颗金刚石磨粒承受的磨削力的影响分析 |
3.3.2 磨削用量对单颗金刚石磨粒承受的磨削力的影响分析 |
3.3.3 固定材料去除率下最大未变形切屑厚度对单颗金刚石磨粒平均承受的磨削力的影响 |
3.4 磨削比能的特征 |
3.4.1 最大未变形切屑厚度与切削长度对比能的影响分析 |
3.4.2 磨削用量对比能的影响分析 |
3.4.3 材料去除率对磨削比能的影响 |
3.4.4 磨削比能的分配机理分析 |
3.5 小结 |
第4章 硬质合金高速磨削的温度和热量分配比例 |
4.1 磨削温度研究 |
4.1.1 磨削弧区温度的理论计算模型 |
4.1.2 陶瓷结合剂金刚石砂轮磨削温度及其影响因素的分析 |
4.1.3 磨削深度对磨削温度的影响 |
4.1.4 砂轮线速度对磨削温度的影响 |
4.1.5 工件速度对磨削温度的影响 |
4.1.6 固定材料去除率时的磨削温度 |
4.1.7 不同硬质合金类型及不同钴含量对磨削温度的影响 |
4.1.8 不同碳化钨颗粒度对磨削温度的影响 |
4.1.9 磨削温度的经验公式 |
4.1.10 磨削温度与磨削比能关系分析 |
4.2 热量分配比例研究 |
4.2.1 磨削热量分配比例模型回顾 |
4.2.2 热量分配比例的拟合及结果 |
4.2.3 磨削深度对热量分配比例的影响 |
4.2.4 砂轮线速度对热量分配比例的影响 |
4.2.5 工件速度对热量分配比例的影响 |
4.2.6 不同硬质合金类型及不同钴含量对热量分配比例的影响 |
4.2.7 不同碳化钨颗粒度对热量分配比例的影响 |
4.2.8 热量分配比例预测 |
4.2.9 磨粒点的理论温度分析 |
4.3 硬质合金平面磨削温度场的三维数值仿真 |
4.3.1 磨削温度场的有限元模型 |
4.3.1.1 温度场平衡方程 |
4.3.1.2 瞬态温度场的有限元模型 |
4.3.2 平面磨削温度场的三维数值仿真模型 |
4.3.3 算例 |
4.3.4 磨削温度场仿真结果与分析 |
4.3.4.1 磨削温度场仿真结果 |
4.3.4.2 不同热源分布模型对磨削温度场的影响 |
4.3.4.3 改变参数的仿真温度与背景温度的比较 |
4.4 小结 |
第5章 硬质合金高速磨削的表面粗糙度及材料去除机理 |
5.1 高速磨削的振动特性 |
5.1.1 振动加速度的典型信号 |
5.1.2 磨削深度和工件进给速度对振动的影响 |
5.1.3 砂轮线速度对振动的影响 |
5.1.4 不同硬质合金类型及不同钴含量对振动的影响 |
5.1.5 不同碳化钨颗粒度对振动的影响 |
5.2 硬质合金磨削表面形貌、表面粗糙度及材料去除机理 |
5.2.1 磨削表面形貌 |
5.2.2 表面粗糙度 |
5.2.2.1 磨削参数对表面粗糙度影响 |
5.2.2.2 不同硬质合金类型及不同钴含量对表面粗糙度影响 |
5.2.2.3 不同碳化钨颗粒度对表面粗糙度影响 |
5.2.2.4 表面粗糙度和单颗磨粒的最大未变形切屑厚度的关系 |
5.2.2.5 磨削用量对表面粗糙度的影响分析 |
5.3 磨削过程振动的高阶谱特性 |
5.3.1 AR 三谱及其切片理论分析 |
5.3.2 不同磨削深度下振动信号的三谱切片 |
5.3.3 不同砂轮速度下振动信号的三谱切片 |
5.3.4 不同工件速度下振动信号的三谱切片 |
5.4 硬质合金材料去除机理讨论 |
5.5 小结 |
第6章 总结和展望 |
6.1 全文总结 |
6.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果 |
四、ELID镜面磨削热源和热量分配模型(论文参考文献)
- [1]RB-SiC陶瓷电火花机械复合磨削技术研究[D]. 饶小双. 哈尔滨工业大学, 2020
- [2]蓝宝石ELID磨削工艺实验研究[D]. 罗晔. 湖南科技大学, 2020(06)
- [3]金刚石磨粒ECD机械热化学修平修齐机理及光滑磨削过程控制[D]. 何铨鹏. 华南理工大学, 2020
- [4]硬质合金二维超声车削过程及加工表面质量的试验研究[D]. 张明军. 河南理工大学, 2019(07)
- [5]基于ELID砂轮氧化膜性能的纳米陶瓷手术刀制造技术[D]. 王江威. 河南理工大学, 2018(01)
- [6]ELID砂轮氧化膜传热机理与模型[A]. 郐吉才. Proceedings of the 11th China-Japan Joint Conference on Composite Materials, 2014
- [7]超声ELID复合加工电参数的研究[D]. 庞浩. 河南理工大学, 2014(06)
- [8]SiC单晶片高效低损伤加工机理及试验研究[D]. 肖强. 西安理工大学, 2013(01)
- [9]基于喷嘴电解的ELID磨削机理与实验研究[D]. 唐昆. 湖南大学, 2013(10)
- [10]陶瓷结合剂金刚石砂轮高速磨削硬质合金的机理研究[D]. 詹友基. 华侨大学, 2013(08)