工程陶瓷點磨削表面質(zhì)量建模及其演化機理的研究.pdf

1、點磨削是一種新興的高效、高精度的加工方法，其加工機理尚未被完全認識。工程陶瓷作為一種長壽命結(jié)構(gòu)材料，是一種典型的硬脆性難加工材料，在軍工、航天、核能等高技術(shù)領(lǐng)域具有廣泛的用途，加工過程具有一定的隨機性。其材料塑-脆性去除機制、高效加工的基本模型、高質(zhì)量的加工方法和工藝條件，是該領(lǐng)域的研究難點，具有重要的學術(shù)價值和戰(zhàn)略意義。
　　鑒于此，本文將點磨削技術(shù)用于工程陶瓷材料加工，以表面粗糙度、表面硬度作為研究目標，在認識其加工機理的基礎(chǔ)

2、上，通過多算法融合，建立表面粗糙度、表面硬度的數(shù)學模型，揭示其與工藝參數(shù)之間的關(guān)系，為工程陶瓷點磨削效率提升、質(zhì)量控制提供理論依據(jù)。
　　本文的工作主要體現(xiàn)在以下幾個方面:
　　(1)在Griffith斷裂強度理論的基礎(chǔ)上，通過壓痕理論分析，獲得了氟金云母陶瓷、微晶玻璃的塑-脆性微觀斷裂轉(zhuǎn)變的臨界條件;通過工程陶瓷點磨削試驗，研究了其材料去除機制、表面形成機制。結(jié)果表明，材料的顯微硬度值越低，彈性模量值越高，適當?shù)狞c磨削工藝

3、參數(shù)，是實現(xiàn)塑性域磨削的有利條件。材料表面成形與成屑是脆性與塑性共存機制，點磨削工程陶瓷的材料去除形式為塊狀崩除，粉末狀切屑（微觀顆粒）。
　　(2)基于點磨削砂輪-工件干涉軌跡運動學方程，分析了表面粗糙度模型與點磨削工藝參數(shù)之間的關(guān)系，通過試驗與多個粗糙度模型的對比分析，提出了工程陶瓷點磨削表面粗糙度的改進模型，并以正交試驗進行驗證，結(jié)果顯示改進模型的精度最高。提出了相對極值差的概念，并結(jié)合標準差來共同檢驗模型對各因素的敏感程度

4、以及模型計算值與試驗值的吻合程度，結(jié)果表明，改進模型與工藝因素之間的敏感程度最高，吻合程度最好。
　　(3)根據(jù)量子力學理論，在材料成分分析的基礎(chǔ)上，從第一性原理出發(fā)，估算了材料的理論硬度、鍵硬度，并與試驗值進行了比較，分析了材料實際硬度損失的原因。基于最小二乘法建立了表面顯微硬度與工藝參數(shù)之間的多元線性回歸模型，并對回歸方程和回歸系數(shù)進行了顯著性和相關(guān)性檢驗。結(jié)果表明，多元回歸預測模型具有較高的顯著性，最后進行了實驗驗證。

5、>　　(4)通過激振試驗、空轉(zhuǎn)試驗和點磨削加工試驗，分析了加速度振動信號的時域和頻域特征，研究了陶瓷材料高效點磨削過程的振動特性?？辙D(zhuǎn)試驗結(jié)果表明，外界激振力頻率基本與主軸轉(zhuǎn)速頻率吻合，因此由于砂輪-主軸單元系統(tǒng)的不平衡所產(chǎn)生的振動對磨削過程的影響最大。在磨削過程簡單單因素振動試驗結(jié)果表明，砂輪線速度、磨削深度和工件速度對磨削過程振動頻譜的影響明顯。
　　(5)通過簡單單因素試驗，研究了點磨削低膨脹微晶玻璃表面粗糙度與工藝參數(shù)之間