發(fā)布時(shí)間：2020-11-07 10:43

　　 氧化鋯陶瓷作為一種先進(jìn)的工程材料,具有高硬度、耐高溫、耐磨損和耐燒蝕等優(yōu)良的材料性能,在航天航空、生物醫(yī)學(xué)以及信息通訊等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。但其作為一種典型的硬脆性材料,切削加工過(guò)程中存在已加工表面易產(chǎn)生脆性斷裂,刀具磨損嚴(yán)重等問(wèn)題,嚴(yán)重制約了其大規(guī)模的推廣和使用。氧化鋯陶瓷產(chǎn)品對(duì)表面完整性具有極高的要求,金剛石飛切作為一種超精密加工技術(shù),具有較高的加工精度和效率,在該材料的切削加工成型中展示出了可行性和優(yōu)勢(shì)。本文設(shè)計(jì)并搭建超精密飛刀加工子平臺(tái),以脆性材料的脆塑轉(zhuǎn)變?yōu)槔碚摶�礎(chǔ),通過(guò)有限元仿真分析氧化鋯陶瓷材料的去除機(jī)理,在已搭建好的加工平臺(tái)上開(kāi)展金剛石飛切氧化鋯陶瓷工藝試驗(yàn)研究,探索了氧化鋯陶瓷的可加工性�；�于現(xiàn)有三軸超精密銑床設(shè)計(jì)并搭建超精密飛刀加工平臺(tái),包括飛刀系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和動(dòng)態(tài)特性有限元分析,仿真結(jié)果表明系統(tǒng)的各階固有頻率遠(yuǎn)高于飛刀盤(pán)的轉(zhuǎn)頻,可有效避免發(fā)生共振,且飛刀盤(pán)在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)應(yīng)變較小,對(duì)加工過(guò)程產(chǎn)生的影響很小;設(shè)計(jì)了一套用于超精密飛刀加工在機(jī)動(dòng)平衡調(diào)試的方法與裝置,通過(guò)其對(duì)飛刀盤(pán)進(jìn)行動(dòng)平衡調(diào)試,保證平衡精度等級(jí)符合空氣主軸的精度要求。通過(guò)納米壓痕和維氏壓痕實(shí)驗(yàn)測(cè)定氧化鋯陶瓷微觀力學(xué)性能參數(shù),并使用Bifano經(jīng)驗(yàn)公式估算其脆塑轉(zhuǎn)變臨界切削厚度。基于JH2本構(gòu)模型在LS-DYNA中建立了氧化鋯陶瓷SPH切削仿真模型,通過(guò)仿真分析研究材料脆/塑性切削過(guò)程中材料去除機(jī)理、切屑形態(tài)、裂紋產(chǎn)生和擴(kuò)展方式,并探索不同工藝參數(shù)和刀具參數(shù)對(duì)切削力、應(yīng)力應(yīng)變、脆塑轉(zhuǎn)變的影響規(guī)律。通過(guò)飛切實(shí)驗(yàn)測(cè)量氧化鋯陶瓷脆塑轉(zhuǎn)變臨界切屑厚度,驗(yàn)證仿真模型的正確性。在已搭建好的超精密飛刀加工子平臺(tái)上,分別采用徑向和軸向飛切方式進(jìn)行氧化鋯陶瓷的精密飛切試驗(yàn),分析飛切過(guò)程中的表面形貌、切削力特征、刀具磨損,探索飛刀加工氧化鋯陶瓷的可行性,并以控制飛切區(qū)域最大未變形切屑厚度作為選擇切削參數(shù)的原則,實(shí)現(xiàn)氧化鋯陶瓷材料的塑性域精密加工,獲得高質(zhì)量的加工表面。
【學(xué)位單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：TQ174.6
【部分圖文】：

4圖 1-1 磨削過(guò)程中亞表面損傷深度模型 圖 1-2 圓弧形中位裂紋的形成機(jī)制原理圖（2）脆塑轉(zhuǎn)變機(jī)制1991 年，美國(guó) Bifano[21]解釋了脆性材料加工過(guò)程中的脆塑轉(zhuǎn)變現(xiàn)象，認(rèn)為塑性變

4圖 1-1 磨削過(guò)程中亞表面損傷深度模型 圖 1-2 圓弧形中位裂紋的形成機(jī)制原理圖（2）脆塑轉(zhuǎn)變機(jī)制1991 年，美國(guó) Bifano[21]解釋了脆性材料加工過(guò)程中的脆塑轉(zhuǎn)變現(xiàn)象，認(rèn)為塑性變

脆性晶體材料切屑的形成方式
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前8條

1 劉立飛;張飛虎;劉民慧;;碳化硅陶瓷的超聲振動(dòng)輔助磨削[J];光學(xué)精密工程;2015年08期

2 關(guān)佳亮;汪文昌;朱生根;陳志德;;KDP晶體臥式飛刀切削加工表面質(zhì)量影響因素及其規(guī)律的實(shí)驗(yàn)研究[J];制造技術(shù)與機(jī)床;2013年08期

3 張玉周;皮鈞;;脆性材料延性域加工研究進(jìn)展[J];集美大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2013年01期

4 王揚(yáng);吳雪峰;張宏志;;激光加熱輔助切削技術(shù)[J];航空制造技術(shù);2011年08期

5 吳雪峰;王揚(yáng);張宏志;;激光加熱輔助切削氮化硅陶瓷實(shí)驗(yàn)研究[J];宇航學(xué)報(bào);2010年05期

6 趙清亮;郭兵;楊輝;王義龍;;金剛石飛切加工微結(jié)構(gòu)表面的工藝參數(shù)優(yōu)化[J];光學(xué)精密工程;2009年10期

7 李榮彬,杜雪,張志輝,高棟,趙偉明;光學(xué)微結(jié)構(gòu)的超精密加工技術(shù)[J];納米技術(shù)與精密工程;2003年01期

8 趙清亮,董申,趙奕;脆性單晶材料的各向異性對(duì)金剛石切削表面質(zhì)量影響的研究[J];中國(guó)機(jī)械工程;2000年08期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 卞榮;金剛石微銑刀精密銑削氧化鋯陶瓷基礎(chǔ)研究[D];南京航空航天大學(xué);2014年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前4條

1 張晨旭;激光輔助水射流切割氧化鋁陶瓷的可加工性研究[D];山東大學(xué);2016年

2 劉曉亮;PMMA布拉格光柵基板的飛切仿真及實(shí)驗(yàn)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

3 朱幫迎;單晶硅超精密切削仿真與實(shí)驗(yàn)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

4 段天禹;脆性材料磨削質(zhì)量影響因素仿真及實(shí)驗(yàn)研究[D];東北大學(xué);2013年

本文編號(hào)：2873830