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工程陶瓷平面磨削表面波纹度和动态特性的试验研究

李立杰  
【摘要】: 工程陶瓷具有许多优良的物理、机械性能,已经被广泛地应用于化工、军事、航空航天和生物工程等领域,其加工方法一般为金刚石砂轮磨削。但磨削产品的表面往往会留下波纹,这严重影响了它们的使用性能。如果能采用某种方法消除或尽量减小该波纹,在实际应用中将具有重要意义。 本文以氧化锆和氧化铝两种工程陶瓷平面磨削时的振动和表面波纹度为对象,进行了试验研究。发现工件表面存在两种波纹,一种由强迫振动产生,可称为疏波;另一种由自激振动产生,可称为密波。 通过正交试验分析了工艺参数(砂轮转速、工件速度、磨削深度)对氧化锆陶瓷工件表面疏波的影响。结果表明,磨削深度越大,工件表面疏波幅值越大;而工件速度和砂轮转速对其影响比较复杂,并且两者之间存在着明显的交互作用。 分析表明工程陶瓷磨削时主轴很容易发生自激振动,从而导致工件表面密波的出现。并且磨削深度和工件速度越大,工件表面密波的幅值越大,同时还证实工件速度对主轴自激振动的影响更大。 对试验结果进行分析可以得知工艺参数对波纹度的影响是通过改变磨削过程的动态特性来实现的。并证实磨削刚度、几何干涉作用和动态磨削力幅值对疏波的影响较大,而砂轮的接触刚度对密波的影响较大。 通过比较氧化铝陶瓷和氧化锆陶瓷的表面波纹度,可知前者较大,原因在于两种材料的去除机理不同。


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