圆柱表面微结构车削的研究

圆柱表面微结构车削的研究

作者:师大云端图书馆 时间:2019-11-19 分类:参考文献 喜欢:2402
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【摘要】微结构表面是指一系列表面结构排布规律且具有大深宽比的功能表面。近些年来,由于其在光学、摩擦学和生物医学等领域的广泛应用,现已成为国内外相关研究机构的研究重点和热点。现阶段,以FTS振动车削为基础的微结构表面加工技术已经取得了一些实质性的进展,但在微结构表面形貌尺寸控制和切削参数多样性加工方面还有待进一步研究。本文通过对圆柱表面微结构车削进行研究,形成一种比较完善的FTS微结构车削加工工艺方法,为微结构表面加工技术积累经验。最终目的是要实现微结构功能表面的高精?#21462;?#20302;成本加工。为了能够加工出表面质量较高的微结构功能表面,本文首先设计了一套FTS振动切削装置。该装置使用压电陶瓷驱动器驱动,使用电容位移传感器检测位移输出,使用直圆型柔性铰链机构输出整个系?#36710;?#36816;动位移。该装置经有限元仿真分析和离线性能测试后,得到其刚度值为10.85N/μm,一阶固有频率值为110.625Hz,最大输出位移为45μm,能够满足试验要求。为了让系统输出更稳定的控制信号,本文还对试验系?#36710;腜ID参数进行了调节。以系?#36710;?#38454;跃响应输出曲线为参考,使用工程经验法,最终得到系?#36710;腜ID参数值分别为140,2.3和3.4。为减小试验误差,本文还对机床主轴的回转误差进行了测量,得到在径向上机床主轴的最大跳动误差为1.26μm,在轴向上机床主轴的最大跳动误差为3.53μm。在对试验环境进行检测后,本文在工件的外圆表面上进行了一系列微结构加工试验。通过切削试验得到的凹坑微结构其尺寸?#27573;?#22312;5μm到800μm之间。其中,在变频率试验中微结构尺寸误差的最小值为1.67%,最大值为14.45%;在变进给试验中微结构尺寸误差的最小值为4.82%,最大值为13.27%;在变主轴转速试验中微结构尺寸误差的最小值为1.46%,最大值为17.20%;在变材料试验中微结构尺寸误差的最小值为0.35%,最大值为37.58%,产生以上试验误差的最主要原因是加工过程中没有考虑工件硬度的影响。通过改变切削过程中的振动频率,主轴转速,进给量和工件材料,?#22278;?#21516;切削工艺参数下加工出的试验结果进行对比,得出以上切削工艺参数发生变化时微结构表面相关尺寸的变化规律。
【作者】郭旌;
【导师】周晓勤;刘强;
【作者基本信息?#32771;?#26519;大学,机械制造及其自动化,2014,硕士
【关键词】微结构表面;FTS振动切削;PID参数;表面形貌;

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