采用弹性磨具对M300磨抛的微观接触参数模型研究

摘要

采用传统加工方法加工硬质材料工件时，难以在工件接触点上保持稳定压力并均匀去除残留。“以刚克刚”，“以硬克刚”的加工去除模式由于极限性，受到了化学机械抛光、柔体磨粒等加工方式的挑战。采用弹性磨具对硬质材料工件进行加工，由于弹性磨具基材较软，不易在被加工表面形成划痕，具有磨粒分布均匀等优点。但是弹性磨具加工工件时产生的弹性退让不可控且呈多样性，导致弹性磨具呈非常量磨损，磨抛效率不高，且磨抛参数对表面精度影响没有得到理论上的阐释。因此研究磨抛参数与磨抛效果间的关系并进行优化，具有非常重要的意义。
　　本文围绕弹性力学和赫兹接触理论研究弹性磨具与硬质合金工件接触特征，建立弹性磨具磨抛工件表面微观接触模型。首先利用赫兹接触理论分析接触圆内残留峰所受赫兹力的分布规律，从球体与球体接触关系式，变形后得到球体与平面接触关系式；然后根据弹性磨具磨抛工件时所受法向应力、线速度、切削力三个重要参数，研究接触圆内单个残留峰高度移除规律；以轮廓微观不平度的平均间距作为单个残留峰的行距进行积分，得到整个接触圆内残留峰移除高度随时间变化规律；其后结合实际磨抛，做出残留峰移除面积随磨抛参数变化影响规律图表；根据最小二乘法算得移除率的函数式预估参数值。最后利用田口方法设计试验，经过对数变换分离试验参数，建立直交表，根据赫兹理论推导的公式调整磨抛因子变化量，验证各影响参数设计的合理性，并对比了不同参数组合模型下工件的表面特征。实验结果表明，采用一定的参数组合，可达到最优的表面精度。

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1 绪论

1.1 选题背景与课题来源

1.2光整加工发展及研究状况

1.3 硬质合金特点及应用

1.4我国在超精密加工方面的研究工作

1.5 采用弹性磨具对工件表面磨抛技术

1.6 论文总体结构安排

1.7 本章小结

2 磨抛微观模型及残留峰几何特征分析

2.1工件表面残留峰几何模型分析研究

2.2 本章小结

3赫兹接触理论在接触模型中的应用

3.1引言

3.2 赫兹接触理论概念及分析方法

3.3利用赫兹接触理论建立接触模型

3.4 本章小结

4 磨抛参数与残留峰移除率及移除面积关系模型

4.1磨抛参数对磨抛效果的影响

4.2 建立应力参数对移除率的理论关系

4.3试验结果及分析

4.4本章小结

5田口方法构建试验模型

5.1田口方法的概念和理论依据

5.2移除面积设计因子的构建

5.3 试验模型的建立

5.4确认实验

5.5 本章小结

6总结与展望

参考文献

攻读硕士期间获奖情况

攻读硕士期间发表的文章

致谢