半固着磨具“陷阱”效应及其影响因素的研究.doc

机械电子工程专业毕业论文[精品论文]半固着磨具“陷阱”效应及其影响因素的研究关键词:磨粒加工半固着磨具表面损伤摘要:磨粒加工是先进陶瓷材料精密、超精密加工的主要手段。目前,对先进陶瓷材料的加工要求越来越高,如何保证提高加工精度和降低表面损伤的一致性已成为亟需解决的问题。本文主要研究半固着磨粒加工技术中的“陷阱”效应,可降低甚至消除大颗粒形成的表面损伤,实现先进陶瓷材料的高效精密加工。对精密加工中典型磨粒加工方法的机理进行了阐述,明确了半固着磨粒加工的定义与范畴。分析了“陷阱”效应与半固着、磨粒埋没现象、气孔容屑现象的关系。依据先进陶瓷材料的去除机理,初步提出了半固着磨具设计准则。对普通磨具及制造进行了概述,成功试制了半固着磨具。初步确定磨具硬度、微观形貌等对”陷阱“效应有重要影响的磨具表层参数作为检测指标。以表面粗糙度Rv和Ra值为指标、以无损伤单晶硅片为试件,对“陷阱“效应及影响因素进行了研究。讨论了磨具硬度,大颗粒浓度、尺寸及硬度,加工工艺参数对“陷阱”效应的影响。发现磨具硬度高、大颗粒尺寸较大和硬度较小时不利于”陷阱“效应发挥;加工载荷的提高不利于“陷阱”效应发挥,原因是加工载荷提高会导致磨粒或大颗粒对被加工表面的载荷增加,从而增加工件表面损伤。磨具转速的增加对“陷阱”效应影响不大,但加工后试件表面粗糙度增加,因为转速增加使磨粒或大颗粒在单位时间内历经被加工表面的次数增加;大颗粒浓度对“陷阱”效应无影响,但磨具表层容纳大颗粒的能力存在一个临界值,当大颗粒数量小于该值时,大颗粒可完全陷入,当大颗粒数量超过该值时,大部分大颗粒不能陷入,加工载荷由这些残余大颗粒承担,对工件形成较大的表面损伤。利用离散元仿真和压头压入实验讨论大颗粒形状对“陷阱”效应的影响,仿真与实验结果较符合:颗粒顶角较大时不利于“陷阱”效应的发挥。以单晶硅和不锈钢为工件进行了半固着磨粒加工实验,讨论了工件表面粗糙度Ra和材料去除率随加工载荷、磨具转速的变化,验证了半固着磨粒加工的精密高效特性。本文诣在为半固着磨具的制造和加工工艺的完善提供理论指导。