微尺度铣磨复合加工机理研究

作     者：徐皓 

作者单位：东北大学 

学位级别：硕士

导师姓名：巩亚东

授予年度：2013年

学科分类：08[工学] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：微铣磨 微切削 最小切屑厚度 有限元仿真 表面粗糙度 

摘      要：随着社会的发展,特别是航空航天、军工武器、通讯以及生物医药技术的发展,对微小零件的功能、精确性、可靠性的要求越来越高。微细切削技术是一种兼顾加工效率和产品质量的先进制造技术,具有单项技术的极限、常规技术的突破和高新技术综合三个方面的特点。采用微细切削技术可以实现多种材料任意形状微型三维零件的加工或者自由曲面的微型零件,从而满足社会对微小型零件的各种要求,是目前国内外研究的热点和重点。 在微细切削加工技术中,微铣削是应用最为广泛的技术之一,以其高效率、高柔性成为一个极具开发潜力的方向。但是微铣削加工的表面质量相对较差,结果并不理想。微磨削可以解决微铣削中加工质量问题,但是其加工效率不高。所以本课题提出了全新的微加工工艺——微尺度铣磨复合加工,相比较微铣削加工可以提高加工表面质量,相比微磨削加工可以提高加工效率。 本文对微尺度铣磨复合加工主要从以下几个方面进行探讨。 (1)通过分析微铣削与微磨削技术优缺点,提出了微尺度铣磨加工工艺,对微铣磨加工的基本原理进行了研究,并理论研究了微小磨粒对切削刃最小切屑厚度的影响。 (2)采用有限元仿真的方法,建立二维正交微切削有限元模型与基于单刃单磨粒的微铣磨有限元仿真模型,研究了最小切屑厚度,包括二维正交微切削切削刃的最小切屑厚度,微小磨粒的最小切屑厚度,最小磨粒对切削刃最小切屑厚度的影响,并分别用理论进行对照分析;又探讨了微铣磨切屑成型过程中力、温度、应力的分布情况;最后分析研究了不同磨粒半径、不同切削刃半径、不同切深与不同转速下微铣磨力和温度场中最高温度的变化规律。 (3)对比几种超硬磨料的涂覆方法,最终采用在微铣刀上电镀金刚石来制作微铣磨刀具以解决制作问题,其主要优点有成本比较低,制作工艺成熟,磨粒密度高,微磨削的效率比较高。 (4)采用不同的加工参数进行微铣磨与微铣削的单因素对比实验,根据实验分别得出相应变化曲线图并进行分析;通过实验结果分析然后探究微铣磨复合加工这种新的加工工艺的可行性。同时观测加工后微铣刀与微铣磨刀的表面情况,并对其进行对比分析。 (5)总结全文,根据实际情况,对未来的研究方向提一些意见。