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纳米结构WC/12Co涂层材料磨削力研究与建模

作　者: 曹建平
导　师: 张璧；邓朝晖
学　校: 湖南大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 纳米结构WCllZC涂层材料磨削磨削力建模金刚石砂轮
分类号: TG580.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
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内容摘要

本文依托国家863计划课题——特种材料(纳米结构陶瓷)精密磨削及预报，对使用金刚石砂轮在卧式平面磨床上加工超音速火焰喷涂纳米结构WC／12Co涂层材料时的磨削力进行了试验研究，分析了涂层材料的静态和动态磨削力与磨削工艺参数以及砂轮型号之间的关系。通过对试验采集的数据进行综合分析，使用当量磨削厚度作为磨削基本参数建立了静态法向磨削力理论模型。本文还研究了金刚石砂轮磨削纳米结构WC／12Co涂层时，磨削系统的动力特性以及磨削系统的稳定性，并讨论了磨削加工中振动的抑制方法。根据砂轮再生效应原理建立了在卧式磨床上使用金刚石砂轮磨削纳米结构WC／12Co涂层时的磨削动力学时域模型。通过各项磨削试验研究得出，用金刚石砂轮磨削纳米结构WC／12Co涂层时，静态磨削力与当量磨削厚度基本成一元线性关系，它随工件速度和磨削深度的增加而增加。砂轮磨粒尺寸和砂轮粘结剂、磨屑、工件涂层表面间滑擦作用等因素对磨削力有较大影响。它随磨削深度、工件速度的增加而增加。当磨粒尺寸减少时，总磨削力增加，但单颗磨粒磨削力减少。在本研究的条件下，涂层材料的磨削去除机理以非弹性变形为主。使用卧式平面磨床磨削纳米结构WC／12Co涂层材料时，在动态加工条件下，砂轮再生效应对法向磨削力影响较大。再生效应影响以砂轮再生效应为主。法向磨削力与砂轮的修整状态、砂轮的特性以及切削刚度和磨削系统特性参数有关。当整个磨削系统满足一定条件时，可以抑制再生颤振的发生。磨削动力学时域模型可以讨论非线性问题。对试验值和仿真值进行比较，可以知道磨削动力学时域模型能够预报法向磨削力。其结论可以对精密磨削纳米结构WC／12Co涂层材料工艺提供理论指导。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-8
第1章绪论  8-14
  1.1 纳米结构WC／12Co涂层材料  8-9
  1.2 纳米结构WC／12Co涂层材料的加工  9-11
  1.3 磨削力数学模型研究现状  11-12
  1.4 课题来源及其研究意义  12-13
  1.5 本文研究内容  13-14
第2章磨削力的理论分析  14-30
  2.1 静态磨削力建模理论  14-17
  2.2 磨削系统动力学建模理论  17-27
    2.2.1 磨削系统中振动的定义及分析  17-21
    2.2.2 平面磨削动力学系统原理  21-24
    2.2.3 磨削系统稳定性分析  24-27
  2.3 磨削加工中振动的抑制  27-30
    2.3.1 受迫振动的抑制  27-28
    2.3.2 自激颤振的抑制  28-30
第3章试验系统的建立和试验设计  30-44
  3.1 试验样品制备  30
  3.2 磨床和砂轮  30-35
    3.2.1 磨床  30-32
    3.2.2 砂轮  32-35
  3.3 磨削力测量系统  35-37
  3.4 磨削试验  37-38
    3.4.1 试验工艺参数  37-38
    3.4.2 磨削力数据采集与处理  38
  3.5 磨床结构动力特性测试  38-40
    3.5.1 测试目的  38
    3.5.2 测试方案  38-39
    3.5.3 测试试验设备  39-40
  3.6 磨削力的试验结果  40-44
    3.6.1 SD600N100B金刚石砂轮试验结果  41
    3.6.2 SD600N100V金刚石砂轮试验结果  41-42
    3.6.3 SD2000N100V金刚石砂轮试验结果  42
    3.6.4 SD80N100B金刚石砂轮试验结果  42-44
第4章试验结果分析及建模  44-58
  4.1 静态磨削力试验结果分析及建模  44-51
    4.1.1 静态磨削力试验结果分析  44-49
    4.1.2 静态法向磨削力建模  49-51
  4.2 磨削系统动力特性测量结果分析及磨削动力学建模  51-58
    4.2.1 系统动力特性参数测量结果分析  51-53
    4.2.2 磨削动力学建模  53-58
第5章磨削力变化规律讨论  58-64
  5.1 静态磨削力  58-61
  5.2 磨削动力学模型法向磨削力  61-64
结论  64-66
参考文献  66-70
致谢  70-71
附录A(攻读学位期间所发表的学术论文目录)  71-72
附录B(磨削力采集和处理程序)  72-75

纳米结构WC/12Co涂层材料磨削力研究与建模

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