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硬脆材料小直径内圆磨削特性的研究

王长昌  
【摘要】:光学玻璃、陶瓷、半导体及人工晶体等高性能的硬脆材料在航空航天、光学、电子、汽车及军用武器装备等领域的应用中,经常涉及到小孔的加工问题,而且对小孔的精度和粗糙度要求很高。目前,小直径砂轮磨削技术仍存在很多的问题,所以从理论上分析小直径内圆的磨削特性,然后针对不同特性的硬脆材料,选择砂轮的结构参数和磨削参数对小直径内圆磨削有非常重要的意义。 本文根据磨削几何学和力学理论分析单颗磨粒的受力和工件材料、磨削参数之间的关系,表明在小直径内圆磨削过程中,硬脆材料的硬度使砂轮杆弯曲,导致砂轮实际磨削深度显著减小,单颗磨粒的磨削力减小,磨粒很少脱落。 其次,根据实际磨削深度与砂轮结构参数和磨削参数的关系,结合去除率的计算方法,分析了砂轮结构参数和磨削参数对材料去除率的影响。然后,分析了单颗磨粒累计磨削弧长和砂轮结构参数、磨削参数的关系。结果表明:增加理论磨削深度,减小磨粒的锥顶半角、单位磨削弧长上的磨粒数、连续切削刃的间距不仅可以提高材料的去除率,还可以减少磨粒的磨损,增加磨削比。 在平面磨削粗糙度仿真计算模型的基础上,利用正态分布函数随机确定磨粒的突出高度以及它们在砂轮圆周上的分布顺序,根据磨削几何学和内圆磨削工件的运动特点,在极坐标系建立内圆磨削粗糙度的仿真模型,研究表明,磨粒突出高度的差别对工件内圆表面粗糙度影响最大,增加砂轮转速、减小工件转速和连续磨粒的间隔可以减小工件表面的粗糙度。


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