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对于工程陶瓷等硬脆材料,磨削是一种非常有效的加工方法,磨削力信号的研究是工程陶瓷磨削加工中的一项重点研究课题。本文在Si3N4陶瓷和Al2O3陶瓷磨削实验的基础上,综合利用了切削加工、材料学、计算机、数字信号处理、时间序列分析、数理统计等多学科的知识,系统深入的研究了工程陶瓷磨削力信号的变化规律。 鉴于工程陶瓷磨削力信号数据量大,分析比较困难的特点,开发了磨削力信号处理软件,此软件能够快速、准确地对磨削力信号进行时域频域分析。 通过对Si3N4和Al2O3陶瓷磨削力信号的检验,分析出Si3N4和Al2O3陶瓷的磨削力信号是一种具有平稳性、各态遍历性的周期振动信号。 采用端面磨削实验,研究了磨削用量对Si3N4和Al2O3陶瓷磨削力、材料去除率等的影响规律。总结出磨削深度对磨削过程的影响程度要大于砂轮磨削速度和摆动速度;小切深下陶瓷材料的去除主要是发生塑性变形,而大切深下材料除了发生塑性变形之外,大部分发生脆性断裂而被去除。 研究了机床刚度和磨削行程对Si3N4和Al2O3陶瓷磨削过程的影响情况,发现它们对磨削力信号的影响规律同对材料去除率的影响规律非常类似,实验进一步发现了在对陶瓷进行超精密磨削时,磨削行程次数的增加将会减小机床刚度的影响。 通过选择不同类型的砂轮对Si3N4陶瓷进行对比磨削实验,初步发现砂轮的粘结类型、磨粒尺寸对Si3N4陶瓷磨削力信号有很大的影响,砂轮振动信号和磨削力信号之间存在着一定程度的相关性。