【摘 要】
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玻璃纤维复合材料在物理化学性能方面非常优异,是一种被广泛应用的无机非金属材料。玻璃纤维被广泛应用在航天、电子、化工、交通和国防等方面。但同时玻璃纤维复合材料也是一种难加工材料,其含有很高成分的二氧化硅,在进行切削过程中会使刀具严重磨损,工件起层、掉渣以及粉尘严重等问题。这些问题严重影响其加工质量,不能满足现实需求。超声振动辅助切削技术起源于上世纪60年代,和传统切削技术相比,超声振动切削技术有着减
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玻璃纤维复合材料在物理化学性能方面非常优异,是一种被广泛应用的无机非金属材料。玻璃纤维被广泛应用在航天、电子、化工、交通和国防等方面。但同时玻璃纤维复合材料也是一种难加工材料,其含有很高成分的二氧化硅,在进行切削过程中会使刀具严重磨损,工件起层、掉渣以及粉尘严重等问题。这些问题严重影响其加工质量,不能满足现实需求。超声振动辅助切削技术起源于上世纪60年代,和传统切削技术相比,超声振动切削技术有着减小切削力、提高表面质量和刀具寿命等优点。所以将超声辅助切削技术应用在玻璃纤维复合材料的加工上是很有必要的。本文以超声辅助车削玻璃纤维复合材料为研究对象,对其加工机理及实验与仿真进行了研究,主要的研究内容如下:(1)对超声辅助车削过程中刀具的运动特性和刀具车削玻璃纤维的数学模型进行建立和研究,并基于数学模型来研究某一参数变化下的切削力。同时也对玻璃纤维复合材料的纤维损伤与材料去除机理做了分析。(2)利用ABAQUS有限元分析软件对超声辅助车削玻璃纤维复合材料进行了车削仿真。在满足间断性切削的条件下,来分析超声振动条件下和普通加工条件下各个加工参数对切削力、基体损伤、基体压溃和基体开裂的影响。(3)搭建超声辅助切削玻璃纤维复合材料实验平台。研究车削速度、切削深度、进给量以及振幅对切削力的影响。通过改变加工参数进行了切削力单因素试验,研究各个加工变量对切削力的影响规律。并与仿真切削力进行对比,分析两组数据之间的关系。(4)开展了超声加工玻璃纤维复合材料对其表面质量影响的研究。以切削深度、进给量和振幅作为参数进行表面质量单因素试验,分析各个加工参数变化与表面质量之间的关系。同时也进行了加工参数影响表面加工质量的正交试验,通过3水平4因素L27的正交试验,分析各个加工参数对表面质量影响的显著程度。(5)对超声振动加工玻璃纤维复合材料的刀具进行了刀具磨损试验,分析了超声振动条件下和普通加工条件下刀具的磨损情况。
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