軸向超聲振動輔助磨削加工機理與試驗研究.pdf

1、天津大學(xué)博士學(xué)位論文軸向超聲振動輔助磨削加工機理與試驗研究TheMechanismandExperimentalStudyofAxialUltrasonicVibrationAssistedGrinding一級學(xué)科：學(xué)科專業(yè)：作者姓名：指導(dǎo)教師：機械工程機械制造及其自動化王巖林彬研究員天津大學(xué)機械工程學(xué)院二零一五年十二月一苓一直，年丁一月中文摘要高溫合金、功能陶瓷、復(fù)合材料等先進(jìn)材料已經(jīng)廣泛應(yīng)用于航空航天、船舶、核電、汽車、電子、醫(yī)療等

2、領(lǐng)域。隨著先進(jìn)材料應(yīng)用范圍的迅速擴(kuò)大，材料的加工問題接踵而來。先進(jìn)材料加工技術(shù)包含了對金屬、合金、陶瓷、復(fù)合材料等難加工材料的處理方法，是加工制造行業(yè)的核心技術(shù)。超聲振動輔助加工技術(shù)作為一種精密、有效的先進(jìn)材料加工方法，被越來越多的研究人員所關(guān)注。對超聲振動輔助加工展開細(xì)致的研究，揭示超聲振動輔助加工的原理是實現(xiàn)先進(jìn)材料高效、精密加工的重要途徑。超聲振動輔助加工主要包含超聲振動輔助磨削、車削、銑削、鉆削等加工方式，分別具有不同的材料去除

3、方式以及加工機理。其中超聲振動輔助磨削具有廣闊的應(yīng)用前景，被廣泛應(yīng)用于工件表面成型以及材料去除等方面。從理論上研究超聲振動輔助磨削的加工機理，對設(shè)計超聲振動裝備，優(yōu)化超聲加工工藝以及提高超聲加工質(zhì)量起著決定性的作用。目前對超聲振動輔助磨削技術(shù)的工程應(yīng)用已經(jīng)成熟，而對加工機理的研究以及對超聲振動系統(tǒng)與機床系統(tǒng)之間的匹配探索仍存在一些問題。為了解決超聲振動輔助磨削加工中存在的一系列難題，本文進(jìn)行了以下幾方面的研究工作：1)研究并設(shè)計超聲振動

4、系統(tǒng)，設(shè)計超聲變幅桿、超聲專用刀具，對所設(shè)計的變幅桿進(jìn)行有限元仿真，在實際應(yīng)用中揭示超聲振動系統(tǒng)的問題，從設(shè)計層面提出解決方案。2)研究軸向超聲振動輔助磨削的加工機理，從運動學(xué)分析、磨粒軌跡運動模型、材料去除率模型、磨削力模型等角度開展了全面的理論研究。3)針對塑性材料超聲振動輔助磨削加工，提出超聲系統(tǒng)與機床系統(tǒng)的系統(tǒng)匹配概念。將超聲振動系統(tǒng)的功能參數(shù)整合到加工過程當(dāng)中，確定了超聲加工的系統(tǒng)匹配模型，揭示了超聲參數(shù)對磨削質(zhì)量的影響規(guī)律。