本科论文中期考核表.docx

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1、本科论文中期考核表论文题目中文磨削声发射机理研究学生姓名徐鹏飞英文Studyonacousticemissionmechanismofgrinding学生学号111120163论文调研情况（<1000字）在磨削过程中，判断砂轮与工件是否接触，以及砂轮是否钝化对磨削效率和磨削效果有着重大影响。对于监测砂轮与工件的接触状态和砂轮的钝化状态，传统的方法是由加工人员根据经验来判断。他们根据目测或辨别声音来判断砂轮与工件的接触状态。在制造技术逐步走向自动化的今天，对磨削加工过程中能够实时获取砂轮的磨削工况信息提出了更高的要求。由于磨削加工过程中砂轮会产

2、生声发射（AcousticEmission,简称AE）信号，AE信号来源较为特殊，同时机床振动及周围其他因素影响较少，它包含了丰富的来自磨削点的信息，因此近几年来利用AE信号来表征磨削加工的特征日益收到了研究人员的重视。近些年来，这方面的研究主要集中在发射仪器的开发和信号处理方法的研究，对声发射机理和声发射信号的传播特性研究较少，而事实上一些问题仅从信号处理方面着手是无法解决的，所以需要对磨削声发射机理的研究。本论文将对磨削声发射机理进行研究。在磨削过程中，AE源有许多，主要是由于塑性变形、摩擦磨损和断裂引起,其中包括加工件表面的塑性变形和与

3、刀具加工面的摩擦磨损、切屑的塑性变形、断屑和缠绕引起的摩擦磨损,以及刀具的磨损和破损。上述各种过程导致的声发射信号中，除了刀具破损（也就是裂纹）时有突发性声发射信号产生外,均为随机信号，需要分开考虑。再加上磨削加工现场的复杂性，可见磨削声发射问题非常复杂。。现在主流的理论将磨削过程中声发射产生的主要区域分为如图所示的三部分，进行分析。第1变形区中切屑的形成和在第2变形区中刀具表面的滑移以及刀具后刀面与工件的挤压滑移导致了声发射信号的产生,在3个区中,既包括摩擦也包括塑性变形或两者同时发生。其中，如果合理选择刀具角度及断屑槽角度,可避免切屑缠绕

4、,碰撞工件和刀具,也可将第三变形区的声发射能限制在最小值，所以以第一变形区材料的剪切变形和第二变形区切屑的二次变形与前刀面的摩擦为主要发声源。现在对塑性变形引起的声发射的研究大都通过对三个变形区的能量研究，进而得出磨削声发射的理论模型。前人在此方面已有不少成果，但还需进一步发展。除此之外，材料在应力或环境作用下产生裂纹，局部应力得到释放，这也是产生声发射的重要原因。砂轮在使用一段时间后，会发生磨损，也就是钝化，当砂轮钝化时，原有的理论也需要进行相应的修正。虽然前人做出了许多工作，但没有一个系统的关于磨削声发射的理论系统，彼此之间的研究方法，公

5、式推导和使用的符号也不尽相同，给后人的阅读和研究带来不少阻碍，因此本论文将对前人的理论进行整理，并在此基础上进行优化和发展。论文初步结果（<1000字）通过阅读了大量的文献，并结合自己所掌握的知识，对现有的磨削声发射理论进行研究与验证，自行推导公式，在此基础上进行进一步的研究，对磨削声发射机理已经有一定的理解。目前已得出以下的一些结论：磨削声发射AE信号的能量与工件/砂轮的材质、加工条件有关，具体包括：切屑厚度、切屑与刀面接触长度、切削速度、进给量、刀面倾角、剪切角（砂轮锋利度）砂轮半径、磨粒密度（砂轮标号）、砂轮厚度缺陷（裂纹、杂质）的大小

6、。金属切削过程中,声发射现象主要是由于塑性变形、摩擦磨损和断裂引起,其中包括加工工件表面的塑性变形和与刀具加工面的摩擦磨损、切屑的塑性变形、断屑和缠绕引起的摩擦磨损,以及刀具的磨损和破损。得到一些定性的结论：1、随着切削速度的增加，AE强度增加；2、进给量和对AE强度影响不大；3、切削较硬强度材料时，AE强度变大。另外主要从力学/能量的角度分析，已初步解决了由塑性变形引起的声发射问题。由文献可知，摩擦磨损表面之间的磨损量Vw与声发射信号的RMS之间呈非线性积分关系,即：α(t)和β(t)取决于摩擦表面是干摩擦还是润滑摩擦和磨损程度。因此，我们

7、需要先求出WRMS的值。由摩擦学可知，F=τA，τ为物体表面的摩擦应力，A为两个物体的有效接触面积，单位时间内的摩擦功率可表示为W=Fu,式中u为摩擦表面相对运动速度。考虑到摩擦表面间的摩擦力和相对运动速度随表面间的物理特性发生变化以及促使表面发生滑动作用力的变化,上式应表达为W(t)=F(t)u(t)。所以，WRMS(t)=ηF(t)u(t)η为摩擦功到声发射能量之间的转换系数。经过推导，得出材料在恒应力σ作用下产生恒定应变率ε，则能量率为式中V表示发生变形的材料体积。接着，经过对文献的阅读，加上独自的计算和推导，可以得出前面所说的三个变

8、形区的塑性功功率。结果如下，第一区的塑性功功率为第二区分为变形区和滑移区，如图所示L为切屑与前刀面接触长度;L1为从刀刃到滑移区开始处的长度第三区为所以式中CC’为