CBN砂轮窄深槽磨削热分配理论及试验研究

发布时间：2017-12-05 22:28

  本文关键词：CBN砂轮窄深槽磨削热分配理论及试验研究

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【摘要】：窄深槽主要是指存在于航空、汽车和液压泵零部件上的一种特殊结构。材料机加工性能差,加工精度要求较高,是机械加工领域中的难题。单层电镀CBN砂轮成型磨削窄深槽这一加工技术的引入,使窄深槽的高质高效加工成为可能。为了降低和控制磨削温度,预防磨削烧伤。需要建立一个适合单层CBN砂轮加工窄深槽结构的热分配理论,得到加工过程中工件的热量分配和温度分布情况,为磨削弧区针对性的冷却换热提供理论基础。本文对经典的磨削热分配理论进行了深入的分析和对比。考虑电镀砂轮中镀层对砂轮传导和吸收热量能力的影响,将磨粒和镀层看做复合体,引入有效介质理论理论,对Malkin的磨削热分配理论进行修正,得到CBN砂轮成型磨削窄深槽结构的热分配理论。设计磨削温度的测量电路和相关夹具,建立磨削力和磨削温度测量实验平台。设计单层电镀CBN砂轮磨削窄深槽的实验方案并进行磨削试验,分析了不同的磨削参数对磨削力和磨削温度的影响。实验表明在磨削深度和进给速度增加时,磨削力和磨削温度逐渐增加。而随着砂轮线速度的增加,磨削力逐渐变小,磨削温度却呈增加趋势。磨削深度的变化对磨削温度的影响最大,进给速度次之,砂轮转速最小。根据修正后的磨削热分配理论计算不同磨削状态下的工件的热分配比值。根据计算结果,结合磨削实验测得的磨削力数据,编写APDL程序完成对单层电镀CBN砂轮磨削窄深槽瞬态温度场的三维有限元仿真,模拟窄深槽成型过程中的热量传递,得到其温度分布和变化情况。将仿真得到的数据与实验结果数据进行对比研究,发现在不同的磨削参数水平下,槽底区实验数据和仿真温度曲线变化趋势相同,在整个磨削阶段的温度变化曲线结果相差较小,最大温度值的误差仅为1.6%~12.6%,有很好的一致性,表明仿真时施加在磨削弧区的热源模型和热流密度值与实际磨削时较为接近。验证了磨削热分配理论的正确性。在对砂轮和窄深槽的侧面接触区实验和仿真结果进行对比分析时发现。两者温度变化趋势一致,但误差较大,进一步分析CBN砂轮磨削窄深槽过程中砂轮与窄深槽的接触过程,并对该过程进行有限元建模仿真,对砂轮和工件热量的变化量进行对比,仿真结果表明侧壁区砂轮和工件存在热量传递。对可能影响砂轮和工件热量传递的因素利用控制变量法进行仿真分析,仿真结果表明主要的影响因素为磨削深度、工件的热分配比、侧面接触区弧长。
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TG580.6

【参考文献】

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本文编号：1256436