超聲振動(dòng)珩磨加工釹鐵硼材料的磨削機(jī)理研究.pdf

1、超聲珩磨加工技術(shù)是振動(dòng)切削在珩磨中的應(yīng)用，為硬脆性材料的加工提供一種新型高效方法。本論文分析超聲振動(dòng)珩磨加工釹鐵硼永磁材料的磨削機(jī)理，建立超聲珩磨加工釹鐵硼永磁材料的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)模型，探討其磨削機(jī)理和材料去除模型等機(jī)理，提高加工精度和加工效率，對(duì)釹鐵硼永磁材料在工程界的進(jìn)一步推廣和應(yīng)用具有很重要的意義。
　　本論文主要從以下幾個(gè)方面的內(nèi)容進(jìn)行了研究和探討。
　　1、闡述超聲振動(dòng)加工技術(shù)、普通珩磨和超聲振動(dòng)珩磨研究現(xiàn)狀；對(duì)釹

2、鐵硼永磁材料的物理性能、加工現(xiàn)狀等進(jìn)行了研究。
　　2、分析超聲振動(dòng)珩磨的磨削機(jī)理及其振動(dòng)切削的運(yùn)動(dòng)學(xué)特點(diǎn)。分析超聲振動(dòng)切削特有的空切削現(xiàn)象以及超聲空化效應(yīng)?？涨邢鳜F(xiàn)象具有降低工作壓力，降低磨削溫度，減少工藝系統(tǒng)的變形等特點(diǎn)；超聲空化效應(yīng)使部分殘留在油石條和釹鐵硼永磁材料間的磨屑的周圍形成超聲空化氣泡或孔腔，一旦破裂，氣泡或孔腔內(nèi)空氣(或蒸汽)的瞬間壓力是大氣壓力的幾千倍，從而形成強(qiáng)烈的沖擊波，沖擊工件的內(nèi)表面，為表面材料的去除提

3、供超聲能量，提高珩磨加工效率。
　　3、采用車削、銑削和電火花線切割等常規(guī)手段加工釹鐵硼材料時(shí)，易出現(xiàn)脆崩、刀具磨損過快、加工質(zhì)量差等問題，難以滿足釹鐵硼材料精密加工需求，為此從理論上探討了超聲珩磨加工釹鐵硼材料的可行性，設(shè)計(jì)了適于超聲振動(dòng)珩磨加工釹鐵硼材料的專用諧振系統(tǒng)。
　　4、超聲振動(dòng)珩磨加工釹鐵硼永磁材料時(shí)油石條上每顆磨粒具有沖擊特性、變速特性和往復(fù)熨壓特性。超聲振動(dòng)珩磨加工釹鐵硼永磁材料時(shí)，由于受到高頻振動(dòng)作用，在

4、單位時(shí)間內(nèi)磨粒通過的軌跡比普通珩磨的運(yùn)動(dòng)軌跡更長(zhǎng)，提高了加工效率。
　　對(duì)單顆磨粒振動(dòng)磨削過程進(jìn)行簡(jiǎn)化分析，建立單自由度和兩自由度動(dòng)力學(xué)模型。在分析單顆磨粒動(dòng)力學(xué)模型的基礎(chǔ)上，建立整個(gè)超聲振動(dòng)珩磨系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型。
　　在UG NX7.0平臺(tái)上建立了超聲振動(dòng)珩磨系統(tǒng)簡(jiǎn)化模型，并利用NX7.0自帶的NASTRAN模塊對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行有限元模態(tài)分析和動(dòng)力響應(yīng)分析。模態(tài)分析得到理想振型的自振頻率為18.54KHz，與實(shí)際18.6KHz非

5、常接近；動(dòng)力響應(yīng)分析得到諧響應(yīng)條件下的位移云圖和應(yīng)力云圖，驗(yàn)證了產(chǎn)生的高頻振幅大于m10。
　　討論了基于壓痕斷裂力學(xué)的釹鐵硼材料去除機(jī)理，綜合單顆磨粒動(dòng)力學(xué)模型和珩磨加工過程中動(dòng)態(tài)有效磨粒數(shù)的經(jīng)驗(yàn)公式，得出了超聲珩磨加工釹鐵硼材料去除模型。
　　5、表面粗糙度和材料去除量的試驗(yàn)分析結(jié)果表明采用超聲振動(dòng)珩磨精密加工釹鐵硼永磁材料能獲得更低的表面粗糙度值，同時(shí)驗(yàn)證了本論文建立的超聲振動(dòng)珩磨釹鐵硼材料的去除模型對(duì)實(shí)際工作具有指導(dǎo)