【摘 要】
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SiC颗粒含量50％以上的高体积分数碳化硅铝基复合材料（SiCp/Al）不仅具有高比模量、低膨胀系数等优异性能，而且在热导率、密度、热变形系数等关键性指标上都优于一般的材料，并且在航
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SiC颗粒含量50％以上的高体积分数碳化硅铝基复合材料（SiCp/Al）不仅具有高比模量、低膨胀系数等优异性能，而且在热导率、密度、热变形系数等关键性指标上都优于一般的材料，并且在航天和军事领域得到了广泛的应用。但是由于高体积分数的碳化硅铝基复合材料的硬度非常高，所以这种复合材料在机械加工方面的困难非常大，这成为制约这种复合材料广泛应用的主要原因之一。常规的机械加工方法已不能满足对复合材料的加工要求，所以对复合材料精密加工技术以及加工设备的研究具有实际的意义。 本文通过将旋转超声振动技术与普通磨削技术相结合，对旋转超声装置，砂轮堵塞机理，砂轮磨损机理及与磨削力的关系进行实验分析与研究。通过对阶梯形变幅杆的设计和参数的优化，以及对砂轮连接方式的实验优化，建立了稳定的声学振动系统，并确定了砂轮伸出弹簧卡头端面的距离，减少了弹簧卡头的发热和超声振动能量的损失。根据加工材料的特性，选择树脂结合剂砂轮，并确定了砂轮的形式为分块式，在三轴联动立式数控加工中心上（型号：VMC850E）完成对磨削实验平台的搭建。依据先前学者提出的卧轴式平面磨削磨削力的数学模型，分析了单颗磨粒的受力形式，并推导出了在超声辅助磨削条件下磨粒受到的磨削力的公式模型。 通过对实验现象和实验结果分析得出：超声辅助磨削与普通磨削的砂轮磨损形式基本上是一致的。但是在相同磨削参数下，超声辅助磨削条件下砂轮的磨损量比普通磨削条件下大大减少。通过正交实验表明，砂轮进给速度对砂轮堵塞体积量的变化影响最大，并得到磨粒粒度180＃砂轮在超声辅助磨削条件下的最优磨削参数。随着砂轮磨损量和磨损面积的增加，磨削力也不断增加，当磨削深度为0.015mm时砂轮表面的磨损量和砂轮的磨损面积都大幅度的增加，同时在磨削过程中实际的磨削力上升趋势有所减缓。研究结果表明：若要使超声辅助磨削成为加工碳化硅铝基复合材料的一种高效方法，对其磨削参数、磨粒粒度及磨削方式的优化是必不可少的条件。
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