超高速磨削材料去除机理的研究

发布时间：2017-09-27 02:04

  本文关键词：超高速磨削材料去除机理的研究

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【摘要】：超高速磨削是磨削技术发展的趋势和方向。由于超高速磨削具有其它机械加工方式无法比拟的优越性——更好的加工表面质量和更高的生产效率,超高速磨削加工得到世界各国的重视。我国超高速磨削的起步较晚,为了能够赶上德国、日本、美国等国家的技术水平更好的促进国内生产制造业的发展,迫切的需要投入大量的人员和资金进行超高速磨削理论、工艺及相关设备的研究。材料去除是磨削加工的根本目的,因此,本文依托山西省自然科学基金资助项目(2013011024),选定超高速磨削材料去除机理作为研究方向,以期对我国超高速磨削加工事业的发展贡献微薄的力量。首先,本文通过分析磨削的特点,构建出整体为圆锥,锥顶为球形的磨粒模型,并基于此模型推导出单颗磨粒磨削时的切向磨削力和法向磨削力以及砂轮磨削时的切向磨削力和法向磨削力的理论公式；分析了磨削过程的三个阶段、法向磨削力和切向磨削力的作用状态和磨削力比；理论推导出砂轮上磨粒的磨削轨迹方程,利用MATLAB软件绘制磨削轨迹曲线,在分析轨迹曲线的基础上构建单颗磨粒磨削的几何模型。其次通过workbench软件模拟单颗磨粒材料去除过程,并得到以下的结论：首先,单颗磨粒的磨削过程分为三个阶段,滑擦阶段、耕犁阶段和材料去除阶段；在材料去除阶段,磨粒的冲击成为接触区的材料内部应力更重要的来源。在冲击与摩擦的双重作用下,接触区的材料在磨粒与后续进入接触区材料的挤压下形成切屑并溢出。其次,磨削层深度达到临界磨削深度时,切屑才会产生。其他条件相同时,磨削速度越高,临界磨削深度越小；其他条件相同时,磨粒磨削刃半径越大,临界磨削深度越小；其他条件相同时,工件材料不同,临界磨削深度不同。然后,在其它参数相同时,磨削刃半径越大,塑性变形区越大。最后,滑擦和耕犁阶段时,工件材料的最大等效应力随磨削深度的变大而变大；材料去除阶段时,工件材料的最大等效应力基本稳定。本文设计了超高速磨削单颗磨粒磨削的试验方法,并分析试验参数的选取及试验结果的处理方式。
【关键词】：超高速磨削 磨削力 材料去除 有限元模拟 试验构建
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG580.6
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 绪论11-21
• 1.1 超高速磨削的提出及优势11-14
• 1.1.1 超高速磨削的提出11-12
• 1.1.2 超高速磨削的优越性及其类别12-14
• 1.2 超高速磨削在国内外的发展现状14-18
• 1.2.1 超高速磨削在国外的发展现状14-17
• 1.2.2 超高速磨削在国内的发展现状17-18
• 1.3 本课题的研究背景和意义18-19
• 1.4 本论文的主要研究内容19-21
• 第二章 超高速磨削单颗磨粒材料去除模型的构建21-35
• 2.1 磨粒模型的构建21-24
• 2.1.1 磨削的特点21-23
• 2.1.2 磨粒模型23-24
• 2.2 单颗磨粒材料去除模型的构建24-33
• 2.2.1 单颗磨粒磨削轨迹24-27
• 2.2.2 单颗磨粒磨削轨迹的分析27-33
• 2.2.3 单颗磨粒材料去除模型33
• 2.3 本章小结33-35
• 第三章 超高速磨削材料去除的磨削力分析35-45
• 3.1 磨削力的理论推导和作用效果35-39
• 3.1.1 单颗磨粒磨削力的理论模型35-36
• 3.1.2 磨削力的理论推导36-38
• 3.1.3 磨削力的效果38-39
• 3.2 磨削力的分析39-43
• 3.2.1 磨削力的作用状态39-40
• 3.2.2 磨削力比40-43
• 3.3 本章小结43-45
• 第四章 超高速磨削单颗磨粒材料去除有限元模拟45-61
• 4.1 有限元法的发展及其在切削领域的应用45-46
• 4.1.1 有限元法的发展45-46
• 4.1.2 有限元法在切削领域的应用46
• 4.2 材料的选用46-49
• 4.2.1 工件材料及其模型的选用46-47
• 4.2.2 磨粒材料的选用47-49
• 4.3 模拟过程49-51
• 4.3.1 模型的建立及单元划分49-50
• 4.3.2 边界条件和加载50-51
• 4.4 数值模拟结果及分析51-59
• 4.4.1 工件材料的变形及突变51-55
• 4.4.2 影响临界磨削深度的因素55-57
• 4.4.3 影响塑性变形区的因素57-58
• 4.4.4 工件材料最大应力的变化规律58-59
• 4.5 本章小结59-61
• 第五章 超高速磨削单颗磨粒磨削试验的构建和分析61-67
• 5.1 超高速磨削单颗磨粒磨削试验构建61-62
• 5.2 试验参数的选取和试验结果的处理62-65
• 5.2.1 试验参数的选取62-64
• 5.2.2 试验结果的处理64-65
• 5.3 本章小结65-67
• 第六章 总结与展望67-69
• 6.1 总结67-68
• 6.2 展望68-69
• 参考文献69-75
• 致谢75-77
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文77

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 冯宝富,赵恒华,蔡光起,金滩;高速单颗磨粒磨削机理的研究[J];东北大学学报;2002年05期

2 陈根余,周志雄,李力钧;高速高效低粗糙度磨削工艺参数寻优[J];湖南大学学报(自然科学版);2000年03期

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本文编号：926989