JCYY01-009@单工位双面卧式车方组合机床的整体设计
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机械毕业设计全套
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JCYY01-009@单工位双面卧式车方组合机床的整体设计,机械毕业设计全套
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河南理工大学本科毕业 设计（ 英文翻译 ） 1 研究工程陶瓷 的 钻石工具 钻孔 Q.H. Zhanga, J.H. Zhanga, D.M. Sunb, G.D. Wangc a中国济南 250061精实路 73 号 山东大学 机械工程系 , b中国济南山东大学 材料工程 系 c中国济南 机械设计 与 研究院 摘要 ： 应用 钻石工具在 工程 陶瓷 上 钻孔的技术 已 经 形成 。 在 这个方法 中 ， 钻 孔 工具 通过摩擦力而旋转。 钻 孔 机械的机制是基于 被 分析 过的断裂力学 概念 以及一种关于物质 清除率的 理论模型。 按照这个模式 ， 通过 增加 静态载荷 应 力 、钻探工具 的转速以及 磨料的颗粒大小 可以增大物质清除率。 选择 含有 99.5 Al2O3的 陶瓷 作为研究 物质 进行了实验 。 结果显示 ， 钻石钻 孔在 工程 陶瓷制造上 是一种有效的方法 。 关键字 ： 工程陶瓷 ； 钻石工具 ； 钻井 ； 机械机制 1.前言 工程陶瓷有许多良好的物理和机械特性 ： 高硬度、高热能阻力、化学稳定性 高 、低导热和电气热等等 。 由于 具有 这些 特性， 工程 陶瓷越来越多的应用于 一些高 技术领域 ,从电子和光学器件发热 到 穿抗零件 1-3都有应用。但是 直到今天 ,他们大多仅限于应用光学、电子仪器 的应用。 原因之一是 ： 烧结 之前的形成 过程 具有限制，这 一过程中 的限制和复杂几何难以确保有足够的准确性和 表 面 的完善性。另外，在目前的使用过程中， 也有相当的逆差生产 或者在烧结过程中强硬的 机械几何作用 ，加上系统本身的 限制 以及大多数程序中的 能力形成 都是限制因素。 制造 工程 陶瓷的 最 早 规模 是通过 传统方法 ，这种方法 非常 的 费时费力 。强大的压缩力和接受力，以及可以接受的 表面 和 地表的破坏 在某种程度上 是 一个 巨大损失 。 因此 ，近些年里，在这一领域中的研究已经开始应用更有效的替代物质程序来获得动力， 尤其是如何减少发生故障或 表面 裂缝的 工程 陶瓷 4-6的制作途径和方法上。 本文通过使用扶轮钻石工具来研究 一种 在工程陶瓷上的 机械钻 孔 方法 ， 它能提高物质清除率 ，并且可以 改善 表 面 完善性。 nts 河南理工大学本科毕业 设计（ 英文翻译 ） 2 本文 将要探讨 基本机制钻钻石工具 在 陶瓷 钻孔上的知识， 从而 使 提高 预测物质迁移率 而 计算的静态负载应 力，摩擦力的表面积和 钻 孔 工具 的合理转速。 2.钻石工具 钻孔的机制 钻石 工具 钻 孔 过程 概略图如图 1所示。这个工具 在钻 孔 过程是 旋转的， 工件 是固定装置 的。 物质迁移的微观机制已 通过观察钉磨损的表面得到了 普遍调查 。 物质迁移过程被认为是类似于一个切割工具 ， 在任何情况下 ，可以取代单 人 工具 或 部分工具或破裂的颗粒表面 的 工作 。 该 工件 物质被认为是 一 件 刺 的方式很多 部分 颗粒磨料 上应用。 由此得到的 结论 是 ,工程陶瓷 的 脆性断裂出现 主要 在钻石钻探工具 。理 解 了 这一进程 ,有利于 掌握 脆性材料 的相似性， 由于磨料 颗粒在 工件表面 类似于硬度实验中压头的工作。 图 1.钻石 工具 钻 孔进程的概略图： (1)大件， (2)水 ， (3)工件， (4)工具， (5)进水外壳。 2.1陶瓷 凹槽的研究 通过维克压头在陶瓷 正常接触的 情况下的变形和断裂的 说明 如图 2所示。 nts 河南理工大学本科毕业 设计（ 英文翻译 ） 3 图 2 基于凹槽的陶瓷的正常的变形和断裂 直接的说这一个 区 域 是压变形 。 两大 裂缝 系统已经确定 ，它们是 来自区塑胶 :中 /测裂缝和横向 裂缝 。 这两种行为的裂缝的残余变形的弹性 来自 塑料 /塑料材料 。径向裂缝是由一个楔子 固定着 在 运行时，这样 可以继续发 挥 在卸货 条件下 由于剩余张力 而形成的力。 横向裂缝 向 下展开 ， 强调只有在剩余的负荷 被替换的条件下，才会发生 辐射 ,伴随着 横向裂缝将大大促进物质 迁移 的过程 。 如 如图 2 所示，在最后发生辐射 和横向裂缝 是 最 易导致材料 变脆的。一种主要的力 Pc 在辐射断裂时的反应可以这样描述 7： 在此 是量纲几何因素有关的压、断裂韧性 ， KIC 是 工 件 的断裂紧固性，而 Hv 是工件材料 的维克硬度。 由直径或 裂缝 的 辐射 数 Cr和横向裂缝 CL， 分别 可以依据 如下 等式 得出 8： nts 河南理工大学本科毕业 设计（ 英文翻译 ） 4 其中 P是承压应力，而 1和 2是比例常数。 人们普遍认为横向裂缝深度 Ch是 的一部分： 其中 是 39中的比例常量。 从以上的数据中我们可以得到这样的结论， 位 /径向 的尺寸大小 或横向裂缝 的变化是随着 负荷的 不断增加 和 工件材料 断裂韧性的不断减少。到目前为止，研究的结果对理解实际的钻石工具在工程陶瓷钻孔过程提供了 有用的信息 。 2.2. 物质 清除 率和 不同 参数 之间的关系 根据 陶瓷凹槽的 测试结果 表明，由于单一 物质 磨损而引起一种模型物质清除率的边已经达到了论证，正如图 3中所示。 图 3 切削形成过程的概略图 模型仅考虑 沿着表面 线性 案子的 磨料 类型。 假定 单 个磨料循线道路 ，伴随着 深度 不断降低 、 工件材料体积被 装置 替换为 磨料 (压 )在正常负荷 P比例大小的横向裂缝长度和 输送长度 d 。 清除材料的数量 V0件 ,这样 得 到的结果 (见图 4): nts 河南理工大学本科毕业 设计（ 英文翻译 ） 5 图 4 钻孔工具内表面的该略图 其中 CL是在横向裂缝长度 ， Ch是横向裂缝深度 ， d代表运动 距离 。 然 后，为一种 物质清除率 所给出的数值是： 其中 是工具的 转 速 ， r是 裂缝 轨道 的半径。 假设 有效切削颗粒的 密度 是 ，颗粒的 有效面积 是 dA(见图 4)： 然后 ,工具的物质 清除率 是： 工具表面的 有效 颗粒数量 是 10: 其中 R1是 钻石钻 孔 工具 的外半径， R2是钻石钻孔工具的内半径， K1是比例 常数不变 ； Vg是磨损颗粒的速度， d0是 磨损颗粒的平均直径。 然后 : 在 一个磨损颗粒中的承压运动是： nts 河南理工大学本科毕业 设计（ 英文翻译 ） 6 把等式（ 2），（ 3），（ 9），（ 10）代入等式（ 7）中： 把等式（ 11）简化为： 其中 K是 比例 常数 不变 。 根据 等式 (12)， 物质迁移率 Mv将会增加 ,主要是通过 增加静态 负载应力 W， 工具 的旋转速度 和磨损颗粒的大小 d0。 3. 实验程序 对钻机进行了试验 。 钻石钻 孔 工具 的设计 是为了接受冷却 (见图 1)， 是一种特殊的钻石轮 外部 半径 R2=10 毫米， 内部半径 R1=6 毫米 。我们准备了 三类钻石钻 孔工具 ， 而 它们的粒度分别是 80、 120和 160，而它们的集合率都是 100%。 选择含 有 99.5%Al2O3的 陶瓷作 为研究 对象，水作为 冷却 材料。 精确度的 衡量一个通过千分表 ， 准确度为毫米 。 钻 孔 深度每分钟可以衡量一个千分表 ， 然后才能计算 物质清除率， (物质清除率 的截面积 是 钻 孔 工具乘以钻 孔工具 每分钟 钻的深度 ). 表面粗糙度 的 测量用 (英格兰 )4度 量 ， 具有 5%的误差度。 4. 实验结果和讨论 4.1 静态负荷的影响 试验结果表明 ，随着静态负荷的增加， 物质迁移率趋向增加 ，正如图 5所示，这和等式 (12)很相似。 经研究发现 表面粗糙度略受静载荷应 力的影响，它随着静电负荷的 增加 而nts 河南理工大学本科毕业 设计（ 英文翻译 ） 7 提高 。 目前 的实验 已 在 下列条件 下进行 ： =7.20 rev/min， C=80。 在静态载荷W为 25、 35、 45、 55、 65N时， 表面粗糙度 （ Ra）分别时 0.0040、 0.0040、 0.0042、0.0045、 0.0045毫米 。 图 5 静态负荷的影响 4.2 钻孔工具转速的影响 图 6中 显示 了钻孔工具在不同转速下得到的物质清除率的效果。还有其他 的因素影响物质清除率， 例如 裂缝部位 的切屑和 磨损颗粒的 自我 完善。物质清除率与钻孔工具的转速并不都是一致。 对切削提高 物质清除率 是非常重要的。 由于越来越多的转速的钻探工具 ， 不少切 屑形成 ， 来越难走冲 。 这也将影响 磨损颗粒的 自我 完善。 一般来说 ， 自我 完善 包括两个部分 ，磨损颗粒通过 逐步分割 而 自我 完善和 通过 整体的分开而自我完善。 当切屑不能完全用水冲走 ，整体 和 磨损颗粒 难以分割 ，影响到 钻 孔 工具 的效率： 从而物质清除率 将会受到影响 。 此外 ， 切屑与冲的冷却压力 也会有所影响 。 在本实验 中的冷却 压力 是 2.0*104Pa，在这种情况下， 当 钻孔工具的 转速 达到 1200rpm 时，负荷就会发生。 nts 河南理工大学本科毕业 设计（ 英文翻译 ） 8 图 6 钻孔工具转速的影响 4.3 颗粒大小的影响 根据 等式 (12)， 物质迁移率 的 增加 将会随着颗粒大小的 增加而 增加 ， 这是 由 测试结果 论证得到的，如图 7所示。 图 7 颗粒大小的影响 磨损颗粒的大小将 大大影响表面粗糙度 。 表面粗糙度主要取决于 磨损颗粒的大小。 颗粒越大，制成品的表面越粗糙。最近 实验 的完成 是根据以下条件 ： W=55N， =720rev/min. 当 C是 80、 120和 160时，对应的 表面粗糙度 (RA)分别 是 0.0045、0.0040和 0.0020mm。 5. 结论 本文主要对 钻石 钻孔工具在陶瓷方面 的基本机制 做了研究，对 材料清除率的影响 因素做了 探索 。试验 结果表明 不论时增加 静态 负荷，提高 钻 孔 工具的转速 ，还是nts 河南理工大学本科毕业 设计（ 英文翻译 ） 9 增大磨损颗粒的 面积 ，都会达到 增加物质迁移率 的效果。 关系粗糙度 制成品 表面 的粗糙度和 各参数 的关系是： 提高静态负荷 ， 减少转速 ， 提高磨料颗粒大小 都会使成品表面粗糙度增加。 nts 河南理工大学本科毕业 设计（ 英文翻译 ） 10 参考资料 1 R.W.Davidge 巴黎陶瓷机械行为 .剑桥大学出版社 ,剑桥 ,1979年 2 T.Warren.陶瓷地面 :一般模式 及 制造 ,并拟转型脆模型 .38(4) (1998) 257-275. 3 S.Reschke,C.Bogdanow 陶瓷工程 :新观点通过增值 (多 )功能 . 175-176 (1999)1-10. 4 K.Uematsu,T.Mishiro, 新 机 使 用 方 法 陶 瓷 超 音 波 激 荡 工 具 , (1)42 (1993)375-378. 5 K.P. Rajurkar,Z.Y.Kuppattan、微型陶瓷材料拆除 (研究所 )的精密超音波机械 23(1999)73-70. 6 K.Sugita,T.Hiraga .
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