车削氟金云母陶瓷脆性破碎机理及表面粗糙度模型

doi:10.12068/j.issn.1005-3026.2019.02.017

东北大学学报:自然科学版 ›› 2019, Vol. 40 ›› Issue (2): 239-244.DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2019.02.017

车削氟金云母陶瓷脆性破碎机理及表面粗糙度模型

马廉洁，蔡重延，毕长波，张力

(东北大学秦皇岛分校控制工程学院，河北秦皇岛066004)

收稿日期:2017-11-13 修回日期:2017-11-13 出版日期:2019-02-15 发布日期:2019-02-12
通讯作者: 马廉洁
作者简介:马廉洁(1970-)，男，内蒙古赤峰人，东北大学教授.
基金资助:
河北省自然科学基金资助项目(E2018501078).

Brittle Fracture Mechanism and Surface Roughness Model in Turning Fluorophlogopite Ceramics

MA Lian-jie， CAI Chong-yan， BI Chang-bo， ZHANG Li

School of Control Engineering， Northeastern University at Qinhuangdao， Qinhuangdao 066004， China.

Received:2017-11-13 Revised:2017-11-13 Online:2019-02-15 Published:2019-02-12
Contact: MA Lian-jie
About author:-
Supported by:
-

摘要/Abstract

摘要： 基于脆性断裂力学和刀具-工件干涉原理，研究氟金云母陶瓷脆性破碎机理及表面成形机制，预测了脆性材料车削中的裂纹扩展角度与深度;建立氟金云母陶瓷车削表面粗糙度理论模型，用以评价精密车削陶瓷表面质量并提高加工效率.脆性材料车削表面粗糙度由几何干涉粗糙度和脆性崩碎粗糙度构成.刀具几何形状和进给量主要影响几何干涉粗糙度，工件力学性能、切削速度、切削深度和切削力主要影响脆性崩碎粗糙度.验证实验结果表明，氟金云母陶瓷车削表面粗糙度随切削速度的增大而减小，随进给量或切削深度的增大而增大.本模型的理论预测值与实验结果趋势一致，与传统的几何模型相比更接近实验值.

关键词: 表面粗糙度, 理论模型, 脆性破碎机理, 氟金云母陶瓷, 车削

Abstract: The brittle fracture mechanism and surface formation mechanism are studied based on brittle fracture mechanics and tool-work piece interference principle in turning fluorophlogopite ceramics. The crack propagation angle and depth are predicted. The theoretical model of turning surface roughness is established to evaluate the surface quality of precision turning fluorophlogopite ceramics and improve the machining efficiency. The surface roughness in turning brittle materials consists of kinematical-geometrical roughness and brittle fracture roughness. Kinematical-geometrical roughness is mainly affected by tool geometry and feed rate， while brittle fracture roughness is mainly affected by cutting speed， cutting depth， cutting force and mechanical properties of ceramics. Experiment results show that surface roughness increases with the increase of feed rate and cutting depth， while decreases with the increase of cutting speed. Compared with the traditional geometric roughness model， the theoretical values of brittle model are closer to the experimental results， and theoretical values and experimental trends are identical.

Key words: surface roughness, theoretical model, brittle fracture mechanism, fluorophlogopite ceramics, turning

中图分类号:

TG51

马廉洁，蔡重延，毕长波，张力. 车削氟金云母陶瓷脆性破碎机理及表面粗糙度模型[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2019, 40(2): 239-244.

MA Lian-jie， CAI Chong-yan， BI Chang-bo， ZHANG Li. Brittle Fracture Mechanism and Surface Roughness Model in Turning Fluorophlogopite Ceramics[J]. Journal of Northeastern University Natural Science, 2019, 40(2): 239-244.

参考文献

[1]Arapolu R A，Sofuolu M A，Orak S.An ANN-based method to predict surface roughness in turning operations［J］.Arabian Journal for Science and Engineering，2017，42(5):1929-1940.
[2]Ma L J，Yu A B，Gu L C，et al.Mechanism of compound fracture and removal in grinding process for low expansion glass-ceramics［J］.International Journal of Advanced Manufacturing Technology，2017，91(5):2303-2313.
[3]Shao Y M，Li B Z，Liang S Y.Predictive modeling of surface roughness in grinding of ceramics［J］.Machining Science and Technology，2015，19(2):325-338.
[4]Grzesik W.A revised model for predicting surface roughness in turning［J］.Wear，1996，194(1):143-148.
[5]Azizi M W，Belhadi S，Yallese M A，et al.Surface roughness and cutting forces modeling for optimization of machining condition in finish hard turning of AISI 52100 steel［J］.Journal of Mechanical Science and Technology，2012，26(12):4105-4114.
[6]Bougharriou A，Bouzid W，Sa K.Analytical modeling of surface profile in turning and burnishing［J］.International Journal of Advanced Manufacturing Technology，2014，75(1/2/3/4):547-558.
[7]Zong W J，Huang Y H，Zhang Y L，et al.Conservation law of surface roughness in single point diamond turning［J］.International Journal of Machine Tools & Manufacture，2014，84:58-63.
[8]Lawn B R，Evans A G，Marshall D B.Elastic/plastic indentation damage in ceramics:the median/radial crack system［J］.Journal of the American Ceramic Society，1980，63(9/10)，574-581.
[9]Lawn B R，Wilshaw R.Indentation fracture:principles and applications［J］.Journal of Materials Science，1975，10(6):1049-1081.
[10]马廉洁，巩亚东，顾立晨，等.可加工微晶玻璃陶瓷磨削表面成形机制［J］.机械工程学报，2017，53(15):201-207.(Ma Lian-jie，Gong Ya-dong，Gu Li-chen，et al.Mechanism of surface forming in grinding machinable glass ceramics［J］.Journal of Mechanical Engineering，2017，53(15):201-207.)

[1]	方锐，邹平，段经伟，魏事宇. 三维超声振动辅助车削减摩特性与表面质量的实验研究[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2023, 44(2): 233-241.
[2]	姜世杰，胡科，陈丕峰，战明. 熔丝成型制品三维表面粗糙度的理论与实验研究[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2022, 43(9): 1290-1297.
[3]	温雪龙，王承宝，巩亚东，孙付强. 涂层微磨具的制备及磨削表面质量实验研究[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2022, 43(5): 681-688.
[4]	黄贤振，孙良仕，丁鹏飞，朱会彬. 基于可靠性的GH4169车削参数优化[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2022, 43(5): 696-702.
[5]	温雪龙，李佳育，李欣妍. TiC涂层微磨具磨削表面质量影响因素[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2022, 43(4): 534-540.
[6]	周云光，田川川，马廉洁，毕长波. 氧化锆陶瓷微尺度磨削表面质量试验研究[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2022, 43(1): 83-88.
[7]	赵春雨，程大众，耿浩博. 车削工件2-D表面形貌检测方法研究[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2021, 42(9): 1299-1306.
[8]	姜世杰，胡科，陈丕峰， SIYAJEU Yannick. 熔丝成型薄板表面粗糙度理论模型与实验验证[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2021, 42(7): 980-986.
[9]	姜世杰，陈丕峰，孙明宇，董天阔. 振动场下FFF热熔喷头内熔体表观黏度的理论研究[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2021, 42(3): 395-401.
[10]	马廉洁，王馨，陈景强，周云光. 工程陶瓷车削刀具磨损机理及理论模型的研究[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2020, 41(9): 1291-1296.
[11]	焦安源，张国富，丁浩东，刘伟军. TC4钛合金孔的磁粒研磨试验[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2020, 41(9): 1304-1310.
[12]	马廉洁，左宇辰，周云光，付海玲. 氧化锆陶瓷车削刀具几何参数的多目标优化[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2020, 41(8): 1129-1134.
[13]	巩亚东，苏志朋，孙瑶，金丽雅. 镍基单晶高温合金微磨削形貌仿真及实验研究[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2020, 41(7): 949-954.
[14]	马廉洁，左宇辰，王馨，杨登峰. 氧化锆陶瓷车削刀具磨损机理及理论模型[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2020, 41(7): 955-961.
[15]	周云光，董彪，岳新伟，谭雁清. 牙科氧化锆陶瓷微尺度磨削力研究[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2020, 41(4): 557-562.

车削氟金云母陶瓷脆性破碎机理及表面粗糙度模型

Brittle Fracture Mechanism and Surface Roughness Model in Turning Fluorophlogopite Ceramics

RichHTML

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价