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石英玻璃微铣削温度模型及其效应研究

孙升华  
【摘要】:由于硬脆材料有着优异的物理特性,使其应用范围越来越广。但是其脆性大、硬度高的特点使得对硬脆材料的精密加工变得困难,容易出现加工质量不高和产生裂纹等情况。微细加工中的尺寸效应也使得加工机理更为复杂。因此有必要对硬脆材料的去除机理进行深入的研究。本课题利用球头铣刀对石英玻璃进行铣削加工,重点研究铣削温度的变化规律。结合微细铣削加工特点、石英玻璃材料特性建立了石英玻璃微细铣削温度模型。建立了微细铣削热量分配比例预测模型,确定了热流密度及铣削表面的热量分布。本课题还利用ANSYS对铣削温度进行了有限元仿真研究。利用APDL语言编制了移动热源的数值解法,得到了铣削加工表面上的温度分布云图。通过对仿真结果进行分析处理,得到了铣削温度场的分布规律。本课题还在自主开发的微铣削加工平台上建立了铣削温度测量模块,并对石英玻璃进行了铣削加工实验,测量到铣削加工中铣削中心点处的温度数据。然后将实验数据结合仿真数据及模型计算值进行了对比分析,验证了所建立的铣削温度模型的准确性。确定了主轴转速是对铣削温度影响最大的因素,最后还综合性地研究了各个加工参数对铣削温度的影响规律,为以后微铣削加工中参数的设置提供了参考。


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