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氧化铝陶瓷磨削温度的有限元仿真及试验研究

发布时间:2018-10-15 14:03
【摘要】:氧化铝陶瓷以其优异的物理、化学性能被应用在诸多领域,但它同时也是一种典型的难加工材料。目前氧化铝陶瓷主要是利用金刚石磨料工具进行磨削加工,陶瓷材料磨削过程中材料的去除机理与磨削温度有着密切的联系,但对氧化铝陶瓷实际磨削温度的测量及分析方面仍存在很多问题。本文针对单颗金刚石磨粒、有限颗金刚石磨粒和均匀排布金刚石磨粒磨削氧化铝陶瓷温度进行研究。试验测量了单颗磨粒的磨削力和温度,并与考虑了热电偶的有限元仿真模型的结果进行对比分析,校正了传入工件的热量分配比以优化仿真模型。并在此基础上,研究了热电偶、磨削加工参数、磨粒数量、磨粒位置等对磨削温度的影响规律。全文主要的研究成果如下:1、实验和仿真均表明陶瓷磨削温度随着进给速度及磨削速度的增加而增加。2、仿真结果表明陶瓷磨削测温中,在相同的热源强度条件下热电偶的加入会导致所测磨削温度值升高,升高幅值与加工参数有关。3、通过试验温度与仿真温度的拟合,校正了传入工件的热量分配比,热量分配比λ随着磨削切深和砂轮转速的增大而增大,并且波动范围较大。4、磨削测温时所获得的热脉冲信号的个数与幅值与经过热电偶的磨粒排布有密切关系,轴向排布的磨粒会影响热脉冲的强度,而周向排布的磨粒会影响到热脉冲的个数。5、相同磨削条件下,磨粒热源的增加,会导致磨削温度的升高。测温所获得的磨削温度信号是多颗磨粒共同作用的结果。
[Abstract]:Alumina ceramics have been used in many fields for their excellent physical and chemical properties, but it is also a typical refractory material. At present, alumina ceramics are mainly ground by diamond abrasive tools. The removal mechanism of ceramic materials is closely related to grinding temperature. However, there are still many problems in measuring and analyzing the actual grinding temperature of alumina ceramics. In this paper, the grinding temperature of alumina ceramics with single diamond abrasive, finite diamond abrasive and uniformly arranged diamond abrasive particles is studied. The grinding force and temperature of a single abrasive particle were measured and compared with the results of the finite element simulation model with thermocouple. The heat distribution ratio of the workpiece was corrected to optimize the simulation model. On this basis, the effects of thermocouple, grinding parameters, abrasive particle number and abrasive particle position on grinding temperature are studied. The main research results are as follows: 1. The experimental and simulation results show that the grinding temperature increases with the increase of feed speed and grinding speed. Under the same heat source strength condition, the addition of thermocouple will lead to the increase of grinding temperature value, and the increase amplitude is related to the processing parameters. 3. By fitting the test temperature with the simulation temperature, the heat distribution ratio of the imported workpiece is corrected. The heat distribution ratio 位 increases with the increase of grinding depth and grinding wheel speed, and the fluctuation range is large. 4. The number and amplitude of thermal pulse signal obtained by grinding temperature measurement are closely related to the distribution of abrasive particles after thermocouple. Axial distribution of abrasive particles will affect the intensity of thermal pulses, while circumferential particles will affect the number of thermal pulses. Under the same grinding conditions, the increase of heat source of abrasive particles will lead to the increase of grinding temperature. The grinding temperature signal obtained by temperature measurement is the result of the interaction of several abrasive particles.
【学位授予单位】:华侨大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TQ174.1

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本文编号:2272773

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