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文檔簡介
1、本文在深入研究其力學(xué)性能和斷裂行為的基礎(chǔ)上,提出了超聲振動-脈沖放電-磨削三元復(fù)合加工方法,并進行了一系列的試驗研究,探尋超聲振動和脈沖放電對磨削的影響規(guī)律以及各加工參數(shù)對加工效率和加工表面質(zhì)量的影響規(guī)律。 試驗研究了燒結(jié)Nd-Fe-B永磁材料的抗彎強度和斷裂韌性??箯澰囼灪蛣討B(tài)拉伸試驗表明磁體在斷裂之前幾乎完全處于彈性形變狀態(tài),不存在塑性耗散,其斷口均為脆性沿晶斷口,類似于脆性陶瓷材料的斷裂行為;用壓痕斷裂力學(xué)對燒結(jié)Nd-Fe
2、-B在Palmqvist壓痕載荷模式下的固有缺陷臨界尺寸進行了計算,并用損傷理論解釋了為什么計算結(jié)果要比合金的晶粒尺寸高出一個數(shù)量級,該理論認為,當(dāng)缺陷密集分布區(qū)的當(dāng)量裂紋尺寸達到臨界值時,燒結(jié)Nd-Fe-B磁體以總體損傷模式形成瞬間斷裂。 對燒結(jié)Nd-Fe-B永磁材料的電火花成型加工進行了試驗研究,根據(jù)壓痕斷裂力學(xué)理論建立了脆性材料電火花加工中的微破碎材料去除模型。研究表明,燒結(jié)Nd-Fe-B材料的蝕除是熔化氣化拋出和熱應(yīng)力微
3、破碎共同作用的結(jié)果,采用大峰值電流、長脈沖寬度加工時,熱應(yīng)力微破碎為主要的材料去除方式,加工效率高,但表面粗糙度大;采用小脈沖能量加工時,材料主要以熔化、氣化拋出方式去除,加工表面質(zhì)量高。電火花加工對燒結(jié)Nd-Fe-B永磁材料具有表面改性作用,熔融材料快速冷卻時形成的非晶態(tài)合金,具有硬度高、耐腐蝕、軟磁性能好等特點。 單磨粒磨削試驗結(jié)果表明,燒結(jié)Nd-Fe-B永磁材料以磨粒沖擊作用導(dǎo)致的脆性微破碎方式去除,沖擊裂紋的進一步擴展致
4、使磨痕邊界出現(xiàn)脆崩區(qū),而不是出現(xiàn)在磨削塑性材料時產(chǎn)生的隆起;研制出工件超聲振動的裝夾系統(tǒng),并研究了徑向振動和切向振動兩種超聲施加方式對加工效果的影響,試驗表明,徑向超聲振動使法向磨削力的降低最明顯,材料去除率最高;切向超聲振動中法向磨削力有所降低,但切向磨削力急劇升高,導(dǎo)致燒結(jié)Nd-Fe-B永磁材料的磨削力比達到了磨削塑性金屬材料的效果;徑向超聲振動磨削具有較高的材料去除率和較差的加工表面質(zhì)量,適合于工件的粗加工,切向超聲振動磨削使燒結(jié)
5、Nd-Fe-B永磁材料可磨削性提高,可以獲得較高的表面質(zhì)量,適合于工件的精加工。 提出了脈沖切削理論和工件軟化效應(yīng)理論,指出超聲振動引起的脈沖切削機制、工件軟化效應(yīng)以及超聲潤滑效應(yīng)是磨削力降低的主要原因;建立了兩種超聲振動磨削中磨粒的運動學(xué)模型,該模型解釋了徑向振動磨削和切向振動磨削不同的加工機理。 研制了超聲振動-脈沖放電-磨削三元復(fù)合加工設(shè)備,并進行了加工試驗研究。CBN是放電磨削復(fù)合加工燒結(jié)Nd-Fe-B永磁材料的
6、首選磨料;脈沖放電的施加導(dǎo)致加工材料去除率降低,其原因是脈沖放電遏制了磨削微裂紋的產(chǎn)生和擴展;另一方面,脈沖放電提高了加工表面的質(zhì)量,磨削裂紋尖端的放電起到了消除應(yīng)力集中的作用;脈沖放電在線修整砂輪具有良好的可控制性和修整精度,通過調(diào)整脈沖電流和脈沖電壓可以控制修整的速度和精度;不用其它附加設(shè)備即可隨時修銳砂輪,并且不會影響工件的加工精度。 建立了燒結(jié)Nd-Fe-B永磁材料的分階段復(fù)合加工工藝,在恒壓力磨削加工中,按照從粗到精的
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