基于超聲輔助端面微磨削的硬脆材料磨削力建模研究.pdf

1、微磨削技術適于加工脆硬材料，且加工零件表面精度及棱邊精度高，對于加工復雜三維形狀的脆硬材料微零件具有獨特優(yōu)勢。然而，微磨削加工技術存在加工效率低、磨削熱量大、微砂輪易磨損等缺陷。已有研究表明，機械—超聲振動復合加工方法可有效減小切削力、降低磨削溫度、抑制砂輪阻塞等。這為針對性地解決上述問題提供了一種有效的思路：于微磨削技術附加超聲振動，成為一種復合加工方法——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

2、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

3、性剪切下單顆磨粒磨削力模型；基于斷裂力學及劃痕試驗原理，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，