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光滑粒子流体动力学方法模拟石英玻璃超精密切削过程
  • ISSN号:0454-5648
  • 期刊名称:《硅酸盐学报》
  • 时间:0
  • 分类:TQ171.73[化学工程—玻璃工业;化学工程—硅酸盐工业]
  • 作者机构:大连理工大学,精密与特种加工教育部重点实验室,辽宁大连116024
  • 相关基金:国家自然科学基金面上项目(51575083);国家自然科学基金重大研究计划项目(91323302);创新研究群体科学基金资助项目(51321004);中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(DUT15LAB03).
中文摘要:

应用无网格光滑粒子流体动力学(SPH)方法,建立了石英玻璃SPH模型,模拟了石英玻璃超精密切削过程,分析了0.1~1.0μm多组切削深度下材料去除模式和应变分布情况,以及不同刀具前角时切削过程中裂纹形成机理及其对超精密加工过程的影响。仿真结果表明:石英玻璃能在微纳尺度上实现塑性域去除。通过研究微裂纹与塑性应变的关系发现:在前角为0°、切削速度10 m/s、刀具钝圆半径0.1μm的仿真条件下,石英玻璃塑脆转变临界切削深度是0.18μm;刀具负前角切削可以得到更好的表面加工质量,说明负前角切削更适合石英玻璃超精密加工。金刚石飞切实验数据验证了SPH仿真结果的合理性。

英文摘要:

A smoothing particle hydrodynamics (SPH) model of quartz glass was established to simulate the ultra-precision cutting process of quartz glass by a mesh-free method for SPH. The material removal mode and strain distribution for the cutting depth of 0.1-1.0um were analyzed. The mechanism of crack formation and its influence on the ultra-precision machining process were discussed when the tools of different rake angles were used. The simulated results indicate that quartz glass can be machined in a ductile mode on the micro- and nanoscale. Based on the relation between micro-cracks and plastic strain, the critical cutting depth of brittle-ductile transition is confirmed, and the value is 0.18 lira under given simulated conditions (i.e., rake angle of 0°, cutting speed of 10 rn/s and rounded cutting edge radius of 0.1um. The negative rake angle cutting tool can obtain a better surface quality, showing that the negative rake angle is more suitable for ultra-precision machining of quartz glass. Furthermore, the experimental results of diamond fly cutting is similar to the simulated results by SPH.

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期刊信息
  • 《硅酸盐学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国硅酸盐学会
  • 主编:南策文
  • 地址:北京海淀区三里河路11号
  • 邮编:100831
  • 邮箱:jccsoc@sina.com
  • 电话:010-57811253 57811254
  • 国际标准刊号:ISSN:0454-5648
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2310/TQ
  • 邮发代号:2-695
  • 获奖情况:
  • EI Compendex、CA、SA、PI收录期刊,全国核心期刊,中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:27713