《高速高效磨料水射流車削關鍵技術研究》是依託山東大學，由王軍擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：高速高效磨料水射流車削關鍵技術研究
- 項目負責人：王軍
- 依託單位：山東大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
本項目將磨料水射流加工技術和車削成形原理有機地結合起來，提出了一種沿迴轉工件徑向小靶距沖蝕的高速、高效、近無損傷磨料水射流車削新技術。與傳統磨料水射流車削不同，該新技術採用超高速磨料水射流對工件進行垂直衝擊和沖蝕而實現車削，使脆性材料和塑性材料均實現以脆性沖蝕機理為主的材料去除方式；採用高的工件表面線速度，來降低磨料粒子與工件表面和切屑之間的相互干涉，顯著提高材料去除率。研究高速磨料水射流車削時材料去除的巨觀動態過程和巨觀去除機理、在衝擊波和沖蝕耦合作用下材料的微觀去除機理，並建立高速磨料水射流車削的材料去除率模型、切削深度模型、表面波紋度和表面粗糙度模型，在此基礎上建立高速磨料水射流車削工藝系統穩健性約束最佳化模型，以期實現高速、高效、高質量車削難加工材料的目標。本項目的研究成果將為磨料水射流車削新技術的推廣套用奠定堅實的理論和技術基礎，具有重要的理論意義和實際套用價值。
結題摘要
本研究提出了一種沿迴轉工件徑向小靶距沖蝕的高速、高效磨料水射流車削新技術。該新技術採用超高速磨料水射流對工件進行垂直衝擊和沖蝕而實現車削，使脆性材料和塑性材料均實現以脆性沖蝕機理為主的材料去除方式；採用高的工件表面線速度，來降低磨料粒子與工件表面和切屑之間的相互干涉，顯著提高材料去除率。研究了高速磨料水射流車削時的材料去除機理、在衝擊力和沖蝕耦合作用下材料的微觀去除機理，建立了高速磨料水射流車削的材料去除率模型、切除深度模型和表面粗糙度模型，在此基礎上建立了高速磨料水射流車削工藝系統約束最佳化策略，實現了高速、高效、高質量車削難加工硬脆材料的目標。本課題的研究成果為磨料水射流車削新技術的推廣套用奠定堅實的理論和技術基礎，具有重要的理論意義和實際套用價值。提出了超高速(417-528m/s) 衝擊陶瓷過程的有限元模型。基於JH-2陶瓷模型，使用有限元法預測了氧化鋁陶瓷的材料去除體積和切除深度。切除深度的預測值與實驗結果一致，二者之間的平均相對誤差小於15%。陶瓷材料的主要去除機理是裂紋萌生和擴展，裂紋聚合和微孔洞產生了大範圍材料去除。因此，有限元模型能夠有效地預測磨料水射流車削過程中氧化鋁陶瓷切除深度。建立了基於回響曲面法的切除深度和表面粗糙度預測模型、工藝參數最佳化模型。研究了重要工藝參數的互動作用對切除深度和表面粗糙度的影響。切除深度和表面粗糙度的實驗值與預測值之間的絕對平均誤差在5%以內。因此，建立的預測模型能夠有效地預測磨料水射流車削氧化鋁陶瓷的切除深度和表面粗糙度。
