本文關(guān)鍵詞：加壓內(nèi)冷卻CBN砂輪的研制及其磨削鎳基高溫合金實(shí)驗(yàn)研究

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【摘要】：鎳基高溫合金具有優(yōu)良的機(jī)械性能,然而作為一種難加工材料,在磨削加工中產(chǎn)生的高磨削熱將引發(fā)工件表層產(chǎn)生磨削燒傷,從而極大地制約零件的磨削效率。為有效控制磨削弧區(qū)溫度,常采用有效的冷卻方式來(lái)帶走磨削加工產(chǎn)生的熱量。然而,常規(guī)的冷卻方式雖然能在一定程度上降低磨削弧區(qū)溫度,但都存在冷卻效率低、效果不顯著等局限性。因此設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)出能解決鎳基高溫合金磨削熱難題的磨削冷卻砂輪具有重大的意義。本文將斷續(xù)磨削與加壓內(nèi)冷卻方法結(jié)合,設(shè)計(jì)砂輪并對(duì)砂輪結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度校核和傳熱分析,確定砂輪結(jié)構(gòu)、傳熱散熱通道,設(shè)計(jì)圓周方向磨粒的有序間歇均布排列方式,在砂輪基體內(nèi)部加工出冷卻液型腔和流道,注入加壓冷卻液,利用加壓內(nèi)冷卻方法實(shí)現(xiàn)對(duì)砂輪磨削的連續(xù)充分冷卻。本文主要研究?jī)?nèi)容如下:首先,依據(jù)目前國(guó)內(nèi)外鎳基高溫合金磨削加工冷卻技術(shù)相關(guān)研究進(jìn)展,對(duì)砂輪結(jié)構(gòu)進(jìn)行理論方案設(shè)計(jì),確定砂輪基本結(jié)構(gòu)參數(shù),設(shè)計(jì)加壓內(nèi)冷卻系統(tǒng)反推數(shù)控機(jī)床的配套夾具,搭建基于斷續(xù)磨削的加壓內(nèi)冷卻砂輪磨削平臺(tái)。其次,根據(jù)砂輪與工件材質(zhì),利用流體力學(xué)與磨削熱傳導(dǎo)分配情況,計(jì)算出理論冷卻所需要的冷卻液流量;結(jié)合砂輪結(jié)構(gòu),構(gòu)建流體區(qū)域的三維模型,運(yùn)用ICEM對(duì)流域進(jìn)行網(wǎng)格劃分,再導(dǎo)入Fluent中對(duì)其進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算,分析流道內(nèi)流體流動(dòng)的效果,以此為基礎(chǔ)確定流道最優(yōu)結(jié)構(gòu)參數(shù)。然后,利用ANSYS Workbench軟件平臺(tái)對(duì)砂輪基體進(jìn)行有限元分析。其中包括模態(tài)分析、諧響應(yīng)分析、應(yīng)力分析,從而得到砂輪體的固有頻率和振型以及應(yīng)力分布情況。采用有限元分析方法模擬運(yùn)算,可由此在基體設(shè)計(jì)階段避免砂輪在磨削加工過(guò)程中發(fā)生共振等破壞,確保設(shè)計(jì)與制造砂輪的安全、可靠。最后,通過(guò)新型陶瓷結(jié)合劑CBN砂輪斷續(xù)磨削鎳基高溫合金GH4169的磨削實(shí)驗(yàn),對(duì)比此種新型砂輪在加壓內(nèi)冷卻與外部澆注冷卻條件下的磨削性能,測(cè)量不同實(shí)驗(yàn)方案下的磨削溫度、磨削力、粗糙度、表面硬化以及加工表面形貌。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:在相同的磨削參數(shù)下,加壓內(nèi)冷卻法可比外部澆注法可獲得更低的磨削溫度,獲得更加優(yōu)良的加工表面質(zhì)量及粗糙度,而兩種方法對(duì)在磨削力的結(jié)果上區(qū)別并不明顯。
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG743;TG580.6

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