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喷嘴电解方式ELID磨削的工艺试验及其机理研究

作　者: 曾宪良
导　师: 尹韶辉
学　校: 湖南大学
专　业: 机械工程
关键词: ELID磨削喷嘴电解方式ELID磨削硬质合金工艺试验去除机理
分类号: TG580.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

在线电解修整(Electrolytic In-Process Dressing, ELID)磨削作为高效的镜面磨削方法被广泛应用于硬、脆等加工材料的镜面磨削。本文研究的喷嘴电解结构的ELID磨削方式即无电极ELID超精密磨削加工方法,以平面为研究对象,进行喷嘴电解方式ELID磨削的新工艺的试验和基础理论研究试验,为将来实现微细零件的加工提供技术基础和理论支持,为进一步扩展该方式的应用范围提供依据。在进行深入分析和总结喷嘴电解方式ELID磨削原理的基础上,首先对喷嘴电解方式ELID磨削的喷嘴结构、阳极石墨电刷结构等装置进行设计开发,并对现有磨床进行改装,建立满足喷嘴电解方式ELID磨削的试验台,以及ELID专用电源、ELID专用磨削液和金属结合剂金刚石砂轮的选用。同时运用三点平衡法对砂轮进行平衡,选用不同电源参数进行电火花整形的试验研究,得到砂轮的圆度误差在1～2μm以内,满足喷嘴电解方式ELID超精密磨削的要求。然后在MGK7120×6精密平面磨床上安装喷嘴电解ELID磨削系统对硬质合金材料进行了喷嘴电解方式ELID磨削试验研究。通过改变电解参数,得出磨削力和表面粗糙度的变化规律,选取加工表面质量最优的电解参数；分析了磨削力、比磨削能、表面粗糙度随磨削工艺参数的变化规律。同时,相同的磨削参数下,比较喷嘴电解方式ELID磨削和普通磨削的磨削力、比磨削能和表面粗糙度等试验研究。试验结果表明,喷嘴电解方式ELID磨削能明显改善工件的表面加工质量、降低磨削力,与普通磨削相比较,能更好的实现硬质合金材料的超精密磨削加工最后,根据脆塑转变理论,提出最大未变形切屑厚度,综合磨削表面形貌分析,结合磨削力、比磨削能和表面粗糙度的变化规律,喷嘴电解方式ELID磨削硬质合金材料主要是以滑擦和耕犁的形式被去除。因此,硬质合金材料去除机理主要为延性去除磨削方式。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
插图索引  11-14
插表索引  14-15
第一章绪论  15-23
  1.1 引言  15-16
  1.2 ELID磨削技术原理及发展概况  16-20
    1.2.1 ELID磨削技术原理  16-17
    1.2.2 ELID磨削技术发展概况  17-19
    1.2.3 ELID磨削技术的应用  19-20
  1.3 课题来源及研究意义  20-21
    1.3.1 课题来源  20
    1.3.2 研究意义  20-21
  1.4 研究内容  21-23
第二章喷嘴电解方式ELID磨削机理及试验装置开发  23-37
  2.1 喷嘴电解方式ELID磨削机理  23-26
    2.1.1 喷嘴电解方式ELID磨削的原理  23-24
    2.1.2 氧化膜形成机理研究  24-26
  2.2 平面磨床  26-28
  2.3 电解电极的设计  28-30
    2.3.1 喷嘴式电解电极结构的设计  28-29
    2.3.2 喷嘴电解方式ELID阳极电刷结构  29-30
  2.4 ELID磨削专用电源  30-31
  2.5 ELID磨削铸铁结合剂金刚石砂轮  31-33
  2.6 ELID磨削专用磨削液  33-34
  2.7 试验测量仪器  34-35
  2.8 小结  35-37
第三章砂轮的平衡和电火花整形试验  37-48
  3.1 砂轮的平衡  37-40
    3.1.1 砂轮的平衡装置  37-38
    3.1.2 三点平衡法原理  38-39
    3.1.3 砂轮静态平衡的调整方法  39-40
  3.2 砂轮的整形  40-46
    3.2.1 电火花整形技术  40-42
    3.2.2 铸铁结合剂金刚石砂轮的电火花整形试验  42-46
  3.3 小结  46-48
第四章硬质合金喷嘴电解方式ELID磨削的工艺试验  48-68
  4.1 硬质合金的基本性能和用途  48-50
  4.2 喷嘴电解方式ELID磨削的磨削力试验  50-62
    4.2.1 磨削力数学模型建立  50-52
    4.2.2 磨削力采集信号及处理系统  52-53
    4.2.3 磨削力测量系统  53-54
    4.2.4 电解参数对磨削力的影响  54-57
    4.2.5 磨削工艺参数对磨削力的影响  57-61
    4.2.6 连续进给对磨削力的影响  61-62
  4.3 喷嘴电解方式ELID磨削与普通磨削的比较  62-64
    4.3.1 磨削参数对磨削力的比较  62-63
    4.3.2 连续进给对磨削力的比较  63-64
  4.4 比磨削能  64-66
    4.4.1 比磨削能  64-65
    4.4.2 磨削工艺参数对比磨削能的影响  65-66
  4.5 小结  66-68
第五章嘴电解方式ELID磨削的加工表面质量  68-83
  5.1 砂轮上单颗粒磨削模型  68-71
    5.1.1 磨削过程的三个阶段  68-69
    5.1.2 最大未变形切屑厚度  69-71
  5.2 加工表面粗糙度  71-74
    5.2.1 喷嘴电解方式ELID磨削的表面粗糙度  71-73
    5.2.2 喷嘴电解方式ELID磨削与普通磨削的表面粗糙度对比  73-74
  5.3 原子力显微镜测量结果  74-76
  5.4 加工表面的扫描电镜结果  76-80
    5.4.1 喷嘴电解方式ELID磨削的SEM结果  76-79
    5.4.2 喷嘴电解方式磨削与普通磨削的对比SEM图  79-80
  5.5 磨削机理分析  80-81
    5.5.1 临界切深  80-81
    5.5.2 硬质合金磨削机理分析  81
  5.6 小结  81-83
结论与展望  83-85
参考文献  85-89
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录  89-90
致谢  90

喷嘴电解方式ELID磨削的工艺试验及其机理研究

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