基于材料去除機理的石英玻璃旋轉(zhuǎn)超聲端面銑削工藝研究.pdf

1、石英玻璃具有耐高溫、膨脹系數(shù)低、耐熱震性、高化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)異性能，廣泛應(yīng)用于化工、電子、冶金以及國防等工業(yè)領(lǐng)域，但由于石英玻璃的物理機械性能尤其是韌性和強度與金屬材料相比有很大差異，在加工時材料承受的載荷很容易超過材料的屈服極限而發(fā)生斷裂破壞，因此，采用傳統(tǒng)加工方式不但加工效率低，而且伴隨著刀具磨損嚴(yán)重、破碎崩邊等問題。旋轉(zhuǎn)超聲加工以其卓越的加工能力可為此類硬脆材料高效去除加工提供有效的解決方案。
　　本文分別從材料行為、裂紋擴展

2、方式、刀具磨粒運動學(xué)建模與軌跡仿真以及工藝參數(shù)影響規(guī)律等四個方面對石英玻璃的高頻旋轉(zhuǎn)超聲銑削工藝規(guī)律與材料去除機理進行討論與分析。論文的主要工作主要從以下幾個方面展開:
　　(1)基于ANSYS/LS-DYNA有限元仿真平臺，對石英玻璃旋轉(zhuǎn)超聲銑削過程進行了建模仿真，分析了材料去除過程中刀-工作用區(qū)應(yīng)力場分布特性，研究了金剛石刀具高頻往復(fù)沖擊時復(fù)合作用導(dǎo)致的裂紋萌生與擴展，闡明了材料去除機理。
　　(2)通過MATLAB軟件

3、對進給速度、主軸轉(zhuǎn)速以及超聲振動頻率對刀具端面磨粒空間三維運動軌跡的影響規(guī)律進行運動學(xué)模擬，從理論上分析了超聲激勵作用對刀具磨粒速度以及加速度的影響規(guī)律，描述了金剛石磨粒運動學(xué)、動力學(xué)特征及其與待去除材料的交互作用特點。
　　(3)通過納米壓痕實驗和劃痕試驗研究了石英玻璃在連續(xù)線性載荷控制和深度控制下的石英玻璃材料形貌變化過程，獲得了石英玻璃納米壓痕載荷深度曲線以及彈-塑-脆三態(tài)變化的深度、載荷、聲學(xué)信號曲線，并總結(jié)了石英玻璃微觀