基于光滑粒子流体动力学法单颗磨粒超声辅助磨削陶瓷材料的磨削力仿真研究.pdf

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1、第36卷第6期兵工学报V0I．36NO．62015年6月ACTAARMAMENTARIIJun．2015基于光滑粒子流体动力学法单颗磨粒超声辅助磨削陶瓷材料的磨削力仿真研究米召阳，梁志强，王西彬，周天丰，赵文祥，田梦(北京理工大学先进加工技术国防重点学科实验室，北京100081)摘要：为了揭示轴向超声振动对磨削SiC陶瓷、A1：O陶瓷的磨削力影响机制，利用光滑粒子流体动力学(SPH)法对单颗金刚石磨粒磨削SiC陶瓷、A1O陶瓷的磨削力进行仿真，提出在单颗磨粒模拟磨削中应将平均未变形切屑厚度作为磨削深度。通过分析轴向超声振动振幅与磨粒速度对平均未变形切屑厚度的影响，发现

2、平均未变形切屑厚度随着超声振动振幅的增加而减小、随着磨粒速度的降低而减小。仿真结果表明：与普通磨削(CG)相比，轴向超声振动能够有效降低磨削力；随着超声振动振幅的增加磨削力降低比率增大；在相同磨削参数下，磨粒切削SiC陶瓷时磨削力大于切削A1O陶瓷的磨削力。关键词：机械制造工艺与设备；超声辅助磨削；平均未变形切屑厚度；光滑质点流体动力学法；SiC陶瓷；A12O陶瓷中图分类号：TG580．13文献标志码：A文章编号：1000—1093(2015)06．1067．07DOI：10．3969／j．issn．1000—1093．2015．06．015ASimulationIn

3、vestigationonGrindingForcesinUltrasonicAssistedGrindingofCeramicswithSingle．AbrasiveGrainbyUsingSPHMethodMIZhao—yang，LIANGZhi-qiang，WANGXi-bin，ZHOUTian—feng，ZHAOWen—xiang，TIANMeng(KeyLaboratoryofFundamentalScienceforAdvancedMachining，BeijingInstituteofTechnology，Beijing100081，China)Abst

4、ract：Inordertoinvestigatetheinfluenceofaxialultrasonicvibrationonthegrindingforceduringul-trasonicassistedgrinding(UAG)ofSiCandA1203ceramics，thegrindingforcesofUAGSiCandA12O3ceramicswithsinglediamondabrasivegrainaresimulatedbyusingsmoothedparticlehydrodynamic(SPH)method．Inthesimulation，

5、theaverageundeformedchipthicknessissetasthedepthofcut．Itisfoundthattheaverageundeformedchipthicknessdecreaseswiththeincreaseinultrasonicamplitudeandthedecreaseinabrasivevelocity．Thesimulationresultsofgrindingforcesshowthattheassistanceofaxi—alultrasonicvibrationcaneffectivelyreducethegr

6、indingforces，andthehigherultrasonicamplitudehasapositiveeffectonthedecreaseingrindingforcescomparedwiththatduringconventionalgrinding．Underthesamegrindingparameters，thegrindingforcesinthegrindingofSiCceramicsarelargerthanthoseinthegrindingofA12O3ceramics．Keywords：manufaturingtechnologya

7、ndequipment；ultrasonicallyassistedgrinding；undeformedchipthickness；smoothedparticlehydrodynamicmethI)d；SiCceramics；A12O3ceramics收稿日期：2014-08—19基金项目：国家自然科学基金项目(51205024)；北京理工大学基础研究基金项目(20130342024)作者简介：米召阳(1989一)，男，硕士研究生。E-mail：kuziying@163．corn；梁志强(1984一)，男，副教授、硕士生导师。E—mail：lia