金刚石工具铣磨玛瑙石曲面的技术基础研究

摘要

在材料大家族中，硬脆性材料占了相当大的比重，在无机非金属材料中，硬脆性材料更是占据了绝大部分。玛瑙石作为一种典型的硬脆性材料，由于其具备较高的硬度、耐磨、耐高温以及较好的抗腐蚀性能，使得玛瑙石在日常生活和工程领域中都具有及其广泛的应用。随着玛瑙石的应用领域越来越广泛以及铣磨技术的日益发展，开展玛瑙石的铣磨技术研究具有重要的理论意义和现实指导意义。本文以玛瑙石为例，对其基本力学性能、材料去除机理、铣磨基础工艺以及曲面铣磨加工及误差分析补偿方面进行了研究。
　　首先对玛瑙石进行了显微硬度显微压痕实验和抗弯强度实验，测定了材料的硬度和抗弯强度等物理力学参数，为其玛瑙石铣磨的基础工艺研究提供理论依据。并进行了金刚石单颗划擦玛瑙石实验，通过探索切削深度、金刚石压头线速度以及工作台移动速度对划擦力以及划痕的影响对材料去除机理进行了研究。
　　其次进行了玛瑙石的铣磨工艺基础研究。分别采用平头电镀金石铣磨头和球头电镀金刚石铣磨头对玛瑙石进行了铣磨实验，通过分析铣磨深度、进给速度、主轴转速对铣磨加工的影响确定了玛瑙石在粗磨加工、粗磨成形加工以及细磨成形加工阶段最佳铣磨工艺参数，为后续的玛瑙石曲面铣磨加工提供依据。
　　最后进行了玛瑙石的曲面铣磨实验。首先运用ProE软件对工件模型进行了建模，将其导入 Power Mill软件生成的NC程序，通过数控加工中心铣磨加工不同半径的半球曲面。然后通过三坐标测量仪对加工的半球进行轮廓测量，对数据进行处理分析，计算拟合得出铣磨头工具与工件不同接触点产生的误差公式。对产生的误差从理论上进行了分析，采取相应的措施，对半球加工进行了误差补偿实验；并对补偿实验结果进行了对比分析，从而验证了误差补偿实验的合理性。

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主要符号对照表

第1章 绪论

1.1 课题研究的背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本课题的研究内容

第2章 玛瑙石材料性能及去除机理研究

2.1 玛瑙石材料强度测试

2.2 玛瑙石材料硬度测试

2.3 玛瑙石材料断裂韧性强度及临界切削深度计算

2.4 玛瑙石材料去除机理研究

2.5 本章小结

第3章 实验内容及实验方案

3.1 工艺参数探索实验方法及方案

3.2 曲面铣磨实验方法及方案

第4章 玛瑙石铣磨实验研究

4.1 铣磨加工及其特点

4.2 粗磨加工工艺参数对铣磨加工的影响

4.3 粗磨成形工艺参数的选择

4.4 细磨成形工艺参数的选择

4.5 本章小结

第5章 曲面铣磨及误差分析补偿

5.1 半球铣磨加工及测量

5.2 半球轮廓度误差分析及计算

5.3 半球铣磨误差补偿方法及对比

5.4 本章小结

第6章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

附录一 误差补偿宏程序代码