曲面圆弧包络磨削力特性及曲面研抛加工研究

论文摘要

随着低碳绿色制造、量产化、低成本工业生产的需求,越来越多的零件采用近净塑性成型的模具制造,模具技术水平已经成为衡量一个国家制造加工工业水平的重要标志。其中模具成形曲面的加工精度直接决定产品的最终质量,特别是轴对称回转曲面常常既要满足形状精度的要求也有满足表面粗糙度的要求。传统的精车、研磨及抛光加工方法无法满足其对加工质量和效率的要求,研究和发展新的工艺方法具有很大的现实意义。目前精密磨削技术可以克服曲面传统抛光加工的低效率、高成本等缺点,在曲面磨削加工采用圆弧包络磨削方法,可以实现轴对称回转曲面的精密加工。但由于缺乏圆弧砂轮均匀磨损机理以及曲面精密磨削工艺优化等方面的深入研究,实际生产中尚存在很多问题,不能充分发挥圆弧砂轮包络磨削的优越性。本文根据曲面精密加工技术要求,主要从圆弧砂轮包络磨削原理,曲面圆弧包络磨削力特性,分析磨削加工参数和砂轮修整参数对磨削力的影响。同时就砂带千页轮在曲面研抛加工特性进行研究。首先分析了圆弧包络磨削与传统磨削方法的区别,通过对砂轮磨削点移动情况的理论分析,揭示了砂轮磨削点的有效磨削宽度与砂轮轮廓半径及曲面曲率的关系,同时对砂轮圆弧半径、曲面曲率与工件磨削接触区的接触弧长及切削接触截面积的关系进行了理论分析。在轴对称回转曲面曲率的分析基础上,针对回转进给中相关问题进行了研究计算。接着开展了曲面磨削的磨削力特性研究,分析了磨削力的分布及其特性,磨削力的时域波形特性和频域分量的变化趋势。结合磨削条件变化对曲面不同曲率处的磨削力的影响,分析了砂轮进给速度,磨削深度及不同修整参数与曲面磨削力的关系。结合工件表面粗糙度和形状精度,分析了磨削力在不同曲率处,磨削力与表面粗糙度以及形状精度的对应关系。最后进行曲面研抛加工的探索,研究了砂带千页轮的抛光时的接触特性,结合工件抛光后表面粗糙度和形状精度,分析在不同的加工参数下的加工质量,优化研抛加工参数,并进行工艺研究。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• CONTENTS
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景与研究意义
• 1.1.1 课题来源
• 1.1.2 课题研究目的和意义
• 1.2 曲面磨削精加工的发展
• 1.2.1 曲面磨削加工的发展现状
• 1.2.2 国内外曲面先进磨削技术及工艺的发展
• 1.2.3 砂带磨削国内外发展及趋势
• 1.3 本文的主要工作
• 第二章 曲面圆弧包络磨削加工原理及其特征分析
• 2.1 引言
• 2.2 曲面圆弧包络磨削原理
• 2.2.1 轴对称回转曲面轨迹包络磨削原理
• 2.3 曲面圆弧包络磨削加工原理特征分析
• 本章小结
• 第三章 曲面磨削加工过程中磨削力研究
• 3.1 引言
• 3.2 曲面磨削力测量方法
• 3.3 实验结果及分析
• 3.3.1 砂轮累积磨削量对磨削力的影响规律
• 3.3.2 磨削参数对磨削力的影响规律
• 3.3.3 砂轮修整参数对磨削力的影响
• 本章小结
• 第四章 加工参数对形状精度与表面粗糙度的影响
• 4.1 加工参数对砂轮形状精度的影响
• 4.1.1 砂轮累积磨削对砂轮形状精度的影响
• 4.1.2 磨削进给参数对形状精度的影响
• 4.1.3 砂轮修整参数对砂轮形状精度的影响
• 4.2 加工参数对表面粗糙度的影响
• 4.2.1 砂轮累积磨削厚度对工件表面粗糙度的影响
• 4.2.2 磨削参数对粗糙度的影响
• 4.2.3 修整参数对粗糙度的影响
• 本章小结
• 第五章 基于砂带千页轮的曲面研抛加工
• 5.1 引言
• 5.2 砂带千页轮的加工结构
• 5.2.1 砂带千页轮抛光时的接触状态
• 5.2.2 砂带千页轮的抛光结构及实验处理方法
• 5.3 各种加工参数对表面粗糙度的影响
• 5.3.1 通过MATLAB对加工轨迹的仿真与实际加工轨迹对比
• 5.3.2 吃刀量及进刀方式对表面粗糙度的影响
• 5.3.3 进给速度对表面粗糙度的影响
• 5.3.4 主轴转速对表面粗糙度的影响
• 5.3.5 千页轮目数对加工效果的影响
• 5.3.6 工件的实际加工效果图
• 本章小结
• 总结与展望
• 总结
• 展望
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的论文
• 致谢