单颗磨粒超高速磨削机理仿真研究
发布时间：2021-08-10 09:59
超高速磨削技术具有高效率、高精度等特征,在加工制造领域应用非常广泛,但是超高速磨削理论与传统磨削理论有较大区别。鉴于整体研究磨削过程较为困难,所以采用研究单颗磨粒的切削过程的方法来研究磨削机理。应用有限元软件仿真的方法代替实验方法研究单颗磨粒切削过程及机理,为超高速磨削工艺的工程应用奠定基础。本文基于有限元分析方法对单颗磨粒超高速磨削45钢过程进行仿真研究,结合单颗磨粒高速磨削实验,开展如下研究工作:1.分析单颗磨粒球顶圆锥体简化模型;研究单颗磨粒磨削工件材料过程中的弹性划擦、耕犁和切屑形成三个阶段,分析磨粒切削过程中的材料变形特性;设立单颗磨粒的第一道磨削接触弧长和基本的磨削痕迹接触弧长度理论公式,从切削变形力和摩擦力两个方面研究了单颗磨粒磨削力公式。2.建立45钢材料模型,设计45钢材料本构方程和断裂准则。建立单颗磨粒切削仿真的几何模型,定义材料属性、接触关系、载荷及边界条件,对模型单元进行划分,为单颗磨粒切削仿真试验做好准备工作。3.对不同磨粒切削速度、切削深度和前角角度等因素下,工件材料的切削应力和塑性变形分布进行仿真分析,研究不同磨削工艺参数对工件材料切削应力和塑性变形的影响...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１?ＣＢＮ磨粒??砂轮的制备过程、制备工艺决定了每一颗磨粒都各不相同，磨粒的尺寸也??
的裸露部分近似为圆锥体，磨粒表面存在微细切削刃，也可以视作球顶圆锥体；??还有研究人员认为磨粒切削部分近似为圆球体，表面存有微细切削刃［１９］。目前??常用的单颗磨粒简化模型如图２－２所示。??＇ｒ—ｖ??（ａ＞圆锥体?（ｂ）球顶圆锥体?梭体??（ｄ＞圆球体?（ｅ＞截角八面体?（ｆ）多棱柱体??图２－２单颗磨粒简化模型??但是，实际的磨粒包含了棱锥体的棱角切削刃特性，由于微细磨削刃整体??呈现球形的特征。因此，本课题研究磨粒简化为球顶圆锥形，即包含了棱锥形??磨粒的特性，又很好兼顾微细磨削刃的球形特性，通过调整圆锥体的锥顶角能??模拟常用的磨粒结构。??２．２单颗磨粒磨削过程??根据砂轮磨削工件的过程可知，砂轮表面磨粒随砂轮沿着圆弧形轨迹运动。??磨粒作用于工件材料时，磨粒逐渐切入工件，按照磨粒切入深度不同，将砂轮??切削过程中单颗磨粒切除材料分为三个阶段［２（）］，切削过程示意图如图２－３所示。??第一阶段为滑擦阶段，即该阶段内磨粒与工件之间只进行滑擦作用。这为??砂轮磨粒切削零件材料初始阶段
的裸露部分近似为圆锥体，磨粒表面存在微细切削刃，也可以视作球顶圆锥体；??还有研究人员认为磨粒切削部分近似为圆球体，表面存有微细切削刃［１９］。目前??常用的单颗磨粒简化模型如图２－２所示。??＇ｒ—ｖ??（ａ＞圆锥体?（ｂ）球顶圆锥体?梭体??（ｄ＞圆球体?（ｅ＞截角八面体?（ｆ）多棱柱体??图２－２单颗磨粒简化模型??但是，实际的磨粒包含了棱锥体的棱角切削刃特性，由于微细磨削刃整体??呈现球形的特征。因此，本课题研究磨粒简化为球顶圆锥形，即包含了棱锥形??磨粒的特性，又很好兼顾微细磨削刃的球形特性，通过调整圆锥体的锥顶角能??模拟常用的磨粒结构。??２．２单颗磨粒磨削过程??根据砂轮磨削工件的过程可知，砂轮表面磨粒随砂轮沿着圆弧形轨迹运动。??磨粒作用于工件材料时，磨粒逐渐切入工件，按照磨粒切入深度不同，将砂轮??切削过程中单颗磨粒切除材料分为三个阶段［２（）］，切削过程示意图如图２－３所示。??第一阶段为滑擦阶段，即该阶段内磨粒与工件之间只进行滑擦作用。这为??砂轮磨粒切削零件材料初始阶段
【参考文献】：
期刊论文
[1]镍基高温合金磨削表面工艺性能试验研究[J]. 蔡明,巩亚东,冯耀利,刘瑶佳. 东北大学学报(自然科学版). 2019(02)
[2]磨削参数对表面层残余应力的影响分析[J]. 张金,黄筱调,王杰. 组合机床与自动化加工技术. 2018(10)
[3]单颗磨粒磨削仿真研究进展[J]. 刘伟,刘仁通,邓朝晖,商圆圆. 宇航材料工艺. 2018(04)
[4]ZrO2陶瓷平面磨削力仿真分析与实验研究[J]. 张珂,赵国欢,孙健,王卿源,王维东. 组合机床与自动化加工技术. 2018(05)
[5]正交试验法优化钛合金磨削参数[J]. 吴东. 数码设计. 2017(04)
[6]基于零件摩擦学性能的磨削参数优化[J]. 赵斌,张松,李剑峰. 浙江大学学报(工学版). 2018(01)
[7]单颗CBN磨粒磨削20CrMo的微观成屑过程研究[J]. 余剑武,肖清,罗红,刘智康,尹韶辉. 材料导报. 2017(10)
[8]Prediction of Dendrite Orientation and Stray Grain Distribution in Laser Surface-melted Single Crystal Superalloy[J]. Guowei Wang,Jingjing Liang,Yizhou Zhou,Tao Jin,Xiaofeng Sun,Zhuangqi Hu. Journal of Materials Science & Technology. 2017(05)
[9]30CrNiMo8钢高速磨削力研究[J]. 牟红平,赵恒华,赵学洋. 现代制造工程. 2017(04)
[10]基于DEFORM-3D单颗磨粒切削仿真与研究[J]. 刘晓初,陈凡,赵传,何铨鹏. 机械设计与制造. 2016(10)
博士论文
[1]基于单颗磨粒切削的淬硬模具钢磨削机理研究[D]. 言兰.湖南大学 2010
[2]汽车覆盖件模具高速切削加工过程的数值模拟与关键工艺技术研究[D]. 阮景奎.浙江大学 2007
硕士论文
[1]高速切削力的动态数值模拟与实验研究[D]. 李作丽.山东大学 2005
本文编号：3333853
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１?ＣＢＮ磨粒??砂轮的制备过程、制备工艺决定了每一颗磨粒都各不相同，磨粒的尺寸也??
的裸露部分近似为圆锥体，磨粒表面存在微细切削刃，也可以视作球顶圆锥体；??还有研究人员认为磨粒切削部分近似为圆球体，表面存有微细切削刃［１９］。目前??常用的单颗磨粒简化模型如图２－２所示。??＇ｒ—ｖ??（ａ＞圆锥体?（ｂ）球顶圆锥体?梭体??（ｄ＞圆球体?（ｅ＞截角八面体?（ｆ）多棱柱体??图２－２单颗磨粒简化模型??但是，实际的磨粒包含了棱锥体的棱角切削刃特性，由于微细磨削刃整体??呈现球形的特征。因此，本课题研究磨粒简化为球顶圆锥形，即包含了棱锥形??磨粒的特性，又很好兼顾微细磨削刃的球形特性，通过调整圆锥体的锥顶角能??模拟常用的磨粒结构。??２．２单颗磨粒磨削过程??根据砂轮磨削工件的过程可知，砂轮表面磨粒随砂轮沿着圆弧形轨迹运动。??磨粒作用于工件材料时，磨粒逐渐切入工件，按照磨粒切入深度不同，将砂轮??切削过程中单颗磨粒切除材料分为三个阶段［２（）］，切削过程示意图如图２－３所示。??第一阶段为滑擦阶段，即该阶段内磨粒与工件之间只进行滑擦作用。这为??砂轮磨粒切削零件材料初始阶段
的裸露部分近似为圆锥体，磨粒表面存在微细切削刃，也可以视作球顶圆锥体；??还有研究人员认为磨粒切削部分近似为圆球体，表面存有微细切削刃［１９］。目前??常用的单颗磨粒简化模型如图２－２所示。??＇ｒ—ｖ??（ａ＞圆锥体?（ｂ）球顶圆锥体?梭体??（ｄ＞圆球体?（ｅ＞截角八面体?（ｆ）多棱柱体??图２－２单颗磨粒简化模型??但是，实际的磨粒包含了棱锥体的棱角切削刃特性，由于微细磨削刃整体??呈现球形的特征。因此，本课题研究磨粒简化为球顶圆锥形，即包含了棱锥形??磨粒的特性，又很好兼顾微细磨削刃的球形特性，通过调整圆锥体的锥顶角能??模拟常用的磨粒结构。??２．２单颗磨粒磨削过程??根据砂轮磨削工件的过程可知，砂轮表面磨粒随砂轮沿着圆弧形轨迹运动。??磨粒作用于工件材料时，磨粒逐渐切入工件，按照磨粒切入深度不同，将砂轮??切削过程中单颗磨粒切除材料分为三个阶段［２（）］，切削过程示意图如图２－３所示。??第一阶段为滑擦阶段，即该阶段内磨粒与工件之间只进行滑擦作用。这为??砂轮磨粒切削零件材料初始阶段
【参考文献】：
期刊论文
[1]镍基高温合金磨削表面工艺性能试验研究[J]. 蔡明,巩亚东,冯耀利,刘瑶佳. 东北大学学报(自然科学版). 2019(02)
[2]磨削参数对表面层残余应力的影响分析[J]. 张金,黄筱调,王杰. 组合机床与自动化加工技术. 2018(10)
[3]单颗磨粒磨削仿真研究进展[J]. 刘伟,刘仁通,邓朝晖,商圆圆. 宇航材料工艺. 2018(04)
[4]ZrO2陶瓷平面磨削力仿真分析与实验研究[J]. 张珂,赵国欢,孙健,王卿源,王维东. 组合机床与自动化加工技术. 2018(05)
[5]正交试验法优化钛合金磨削参数[J]. 吴东. 数码设计. 2017(04)
[6]基于零件摩擦学性能的磨削参数优化[J]. 赵斌,张松,李剑峰. 浙江大学学报(工学版). 2018(01)
[7]单颗CBN磨粒磨削20CrMo的微观成屑过程研究[J]. 余剑武,肖清,罗红,刘智康,尹韶辉. 材料导报. 2017(10)
[8]Prediction of Dendrite Orientation and Stray Grain Distribution in Laser Surface-melted Single Crystal Superalloy[J]. Guowei Wang,Jingjing Liang,Yizhou Zhou,Tao Jin,Xiaofeng Sun,Zhuangqi Hu. Journal of Materials Science & Technology. 2017(05)
[9]30CrNiMo8钢高速磨削力研究[J]. 牟红平,赵恒华,赵学洋. 现代制造工程. 2017(04)
[10]基于DEFORM-3D单颗磨粒切削仿真与研究[J]. 刘晓初,陈凡,赵传,何铨鹏. 机械设计与制造. 2016(10)
博士论文
[1]基于单颗磨粒切削的淬硬模具钢磨削机理研究[D]. 言兰.湖南大学 2010
[2]汽车覆盖件模具高速切削加工过程的数值模拟与关键工艺技术研究[D]. 阮景奎.浙江大学 2007
硕士论文
[1]高速切削力的动态数值模拟与实验研究[D]. 李作丽.山东大学 2005
本文编号：3333853
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