固体粉末静电喷涂涂层砂轮磨削加工技术研究

发布时间：2017-05-26 10:26

  本文关键词：固体粉末静电喷涂涂层砂轮磨削加工技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：传统的磨削加工过程中,为了降低磨削区的磨削温度、提高工件加工表面质量、延长磨具的使用寿命,需要使用大量的磨削液。然而,磨削液的大量使用不仅增加了零件的加工成本,还会给生态环境和操作工人的身体健康带来危害。针对磨削过程中大量使用磨削液带来的各种弊端这一问题,人们提出了绿色磨削这一技术。绿色磨削本着绿色制造的理念,在不污染环境和节约资源的前提下,进行零件的制造加工,是未来机械制造加工领域发展的一个重要方向。本文研究的固体粉末静电喷涂软涂层砂轮磨削就是一种新式绿色加工方法。固体粉末静电喷涂软涂层砂轮磨削是将固体粉末通过静电喷涂的方法涂敷于砂轮表面,在砂轮磨粒表面形成一层很薄的润滑膜,代替磨削液在磨削弧区起到冷却减摩作用的金属加工方式。固体粉末静电喷涂软涂层砂轮磨削不仅能代替磨削液在磨削区起到冷却、润滑的作用,还可以改善工件的表面加工质量、延长砂轮的使用寿命。这种新型绿色磨削制造技术避免了利用大量磨削液的冷却效果来降低磨削弧区的温度,从而解决了大量使用磨削液带来的种种弊端。本文在研究了固体粉末静电喷涂基本理论的基础上,对粉末静电喷涂装置的总体结构和关键部位——喷枪进行了设计。为了获得质地均匀且连续的固体粉末静电喷涂砂轮润滑软涂层,本文对静电喷涂装置的关键参数:喷涂电压、雾化压力和出粉压力以及它们之间的关系进行了研究与分析;采用DEFORM-3D有限元仿真软件对固体粉末静电喷涂软涂层砂轮与未涂层砂轮磨削TC4钛合金实验进行了模拟仿真,通过对比仿真结果与实验所得结果,综合分析了固体粉末静电喷涂软涂层砂轮磨削TC4钛合金的各项磨削性能;进行了固体粉末静电喷涂软涂层CBN砂轮高速磨削TC4钛合金的实验探究,分析了固体粉末静电喷涂软涂层CBN砂轮高速磨削TC4钛合金过程中的磨削力、磨削温度、砂轮磨粒磨损情况及被加工工件表面完整性的变化规律,总结了CBN砂轮的固体粉末静电喷涂软涂层的润滑特性。
【关键词】：干式磨削 静电喷涂 固体润滑涂层 TC4钛合金 DEFORM-3D
【学位授予单位】：天津职业技术师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG580.6
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-14
• 1.1 课题研究背景及研究意义9-11
• 1.1.1 课题的研究背景9
• 1.1.2 课题的研究意义9-11
• 1.2 静电喷涂涂层砂轮的研究现状11-12
• 1.2.1 静电喷涂涂层11-12
• 1.2.2 涂层砂轮12
• 1.3 课题研究的主要内容12-14
• 第2章 固体粉末静电喷涂装置的设计制造14-23
• 2.1 静电喷涂装置设计的基础理论14-19
• 2.1.1 静电喷涂基本原理14-15
• 2.1.2 气体放电理论15-17
• 2.1.3 静电喷涂装置的介绍17-19
• 2.2 静电喷涂装置的设计19-21
• 2.2.1 静电喷涂装置的总体结构设计19-20
• 2.2.2 静电喷涂主要部件—喷枪的设计20-21
• 2.3 静电喷涂效果测试试验21-22
• 2.4 本章小结22-23
• 第3章 基于DEFORM-3D的有限元模拟分析23-41
• 3.1 有限元法及DEFORM概述23-24
• 3.2 DEOFORM-3D有限元模拟的关键技术24-25
• 3.2.1 网格重划技术24
• 3.2.2 材料应力模型24
• 3.2.3 摩擦模型24-25
• 3.2.4 切削分离准则25
• 3.3 有限元仿真模型的建立25-31
• 3.3.1 仿真几何模型的建立25-26
• 3.3.2 工件与磨粒材料的选择26-27
• 3.3.3 仿真工艺的设定27-31
• 3.4 DEFORM-3D模拟仿真结果分析31-40
• 3.4.1 温度场分析31-33
• 3.4.2 磨削力分析33-36
• 3.4.3 成屑过程分析36-39
• 3.4.4 单颗粒磨损程度分析39-40
• 3.5 本章小结40-41
• 第4章 固体粉末静电喷涂软涂层砂轮磨削TC4钛合金实验41-55
• 4.1 实验材料及其性能41
• 4.2 实验设备及其条件41-43
• 4.2.1 精密立式铣床41-42
• 4.2.2 静电喷涂装置42
• 4.2.3 砂轮的选用42-43
• 4.2.4 实验条件43
• 4.3 磨削温度信号的采集与处理43-47
• 4.3.1 磨削热与磨削温度43-44
• 4.3.2 磨削温度测量44-46
• 4.3.3 磨削温度信号的处理46-47
• 4.4 磨削力信号的采集与处理47-52
• 4.4.1 磨削力47-50
• 4.4.2 磨削力的测量50-52
• 4.4.3 磨削力信号的处理52
• 4.5 磨削加工表面质量的检测52-53
• 4.5.1 砂轮和工件表面形貌的检测53
• 4.5.2 工件表面粗糙度的测量53
• 4.6 本章小结53-55
• 第5章 固体粉末静电喷涂软涂层砂轮磨削TC4钛合金实验结果分析55-65
• 5.1 磨削温度实验结果分析55-56
• 5.1.1 砂轮线速度对磨削温度的影响55
• 5.1.2 磨削深度对磨削温度的影响55-56
• 5.2 磨削力实验结果分析56-59
• 5.2.1 砂轮线速度对磨削力的影响56-57
• 5.2.2 磨削深度对磨削力的影响57-59
• 5.3 砂轮与工件表面形貌检测结果分析59-63
• 5.4 工件表面粗糙度测量结果分析63-64
• 5.5 本章小结64-65
• 第6章 结论与展望65-67
• 参考文献67-71
• 致谢71-72
• 申请学位期间的研究成果及所发表的学术论文72

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