[发明专利]一种超声振动辅助磨削氧化锆陶瓷表面形貌的预测方法

摘要

本发明提出一种超声振动辅助磨削氧化锆陶瓷表面形貌的预测方法，首先，根据超声振动条件下磨削的特点，建立单颗磨粒的运动轨迹方程，并根据单颗磨粒在氧化锆陶瓷上生成的裂纹系统，计算获得横向裂纹的宽度、深度及表面凹坑的长度，建立磨粒在刀具端面的随机分布模型，基于干涉机理，求取相邻凹坑的中心线之间的距离，建立干涉作用下表面形貌单个微凹坑的宽度、深度及长度；其次，根据超声振动辅助磨削运动特点，建立表面形貌关于单个微凹坑的宽度、深度、长度、进给方向宽度、凹坑个数的数学模型；最后，开展超声振动辅助磨削氧化锆陶瓷试验，观察不同加工参数下的表面形貌，并对数学模型进行验证，结果显示，预测值和试验值匹配性较好。

主权项

1.一种超声振动辅助磨削氧化锆陶瓷表面形貌的预测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤(1)：建立单颗磨粒单个运动周期的微凹坑宽度、深度、长度的数学模型：根据脆性材料单颗磨粒的裂纹生成系统，及刀具轴向总力FN和刀具端面总的有效磨粒数Nall，获取单颗磨粒生成裂纹的宽度CL0和深度Ch0表达式，根据超声振动辅助磨削断续切削特点，获取单颗磨粒单个运动周期内有效切削长度l0；步骤(2)：建立干涉作用下表面微凹坑宽度、深度、长度的数学模型：干涉作用下，根据磨粒在刀具端面的均匀分布模型，获取概率密度函数f(r)，并结合联合概率密度函数f(d1,d2)，获取干涉作用下相邻凹坑中心线间距Δd的概率密度函数，获取Δd的期望值，从而获取干涉作用下，表面形貌凹坑宽度dw、深度hd和长度ld；步骤(3)：建立干涉作用下表面形貌进给方向宽度的数学模型：根据磨粒的运动学特性，获取进给方向上单颗磨粒生成的单位周期进给方向宽度Δd1，引入无维常量k3，获取干涉作用下表面形貌相邻两个凹坑进给方向宽度df；步骤(4)：建立干涉作用下单位面积内表面形貌凹坑个数的数学模型：根据超声频率f和主轴转速n，获取单位旋转周期内的凹坑数N1，引入无维常量k4，获取干涉作用下单位面积内表面形貌凹坑个数N；步骤(5)：建立表面形貌微凹坑宽度、深度、长度、进给方向宽度、凹坑个数的数学模型：结合磨粒的运动学特性、裂纹生成系统及干涉作用，建立表面形貌微凹坑宽度dw、深度hd、长度ld、进给方向宽度df、凹坑个数N的数学模型，从而对超声振动辅助磨削氧化锆陶瓷表面形貌进行预测。