【摘要】：近年來,高速磨削技術(shù)的發(fā)展和研究受到廣泛學者的關(guān)注和青睞。高速磨削技術(shù)的高效高質(zhì)量加工,不僅能為國防軍工、電力、鐵路等各行業(yè)提供難加工的工藝技術(shù),也對提高機械產(chǎn)品的精度、可靠性和壽命等起著十分重要的作用。此外,根據(jù)saloman曲線可知,高速/超高速磨削能越過“熱溝”,減少磨削區(qū)產(chǎn)生的磨削熱傳入工件,避免或減少其表面“燒傷”,使表面獲得殘余壓應(yīng)力,從而使工件的疲勞強度得到提高。18CrNiMo7-6是制造齒輪、軸等重要零件的原材料,因其良好的力學性能和機械性能,普遍應(yīng)用于航天航空、電力、石油化學、機械等各個行業(yè)。研究不同的高速磨削參數(shù)對齒輪材料18CrNi Mo7-6的殘余應(yīng)力及金相組織的影響,對于提高工件表面完整性和使用壽命具有重要的意義。本文以高速平面磨削探討了18CrNiMo7-6滲碳淬火齒輪鋼的高速/超高速磨削工藝技術(shù)與表面完整性(重點關(guān)注殘余應(yīng)力)之間的關(guān)系。通過設(shè)計合理的高速磨削加工試驗方案及表面完整性檢測方案,獲取最佳磨削參數(shù)組合,為齒輪材料的表面完整性及疲勞壽命的研究提供數(shù)據(jù)支持。本文的主要研究內(nèi)容如下:(1)設(shè)計了18CrNiMo7-6高速磨削工藝單因素試驗方案:磨削參數(shù)的設(shè)置中,砂輪線速度的變化范圍為60~160m/s,工作臺速度為2~6m/min,一次磨削深度為10~50μm。(2)研究了金屬磨削機理,并以此建立了單顆粒磨削有限元模型,使用AdvantEdge切削有限元軟件中的三維彈塑性有限元技術(shù)和Power Law標準模型進行模擬仿真,分析了不同的切削速度和切削深度對試件殘余應(yīng)力的影響。(3)研究分析了高速磨削后工件的金相組織成分、晶粒度的變化,磨削后試件的表層組織由回火馬氏體、小顆粒狀碳化物和少量殘余奧氏體組成,心部由低碳馬氏體和粒狀貝氏體組成。通過金相組織研究分析了殘余應(yīng)力的變化原因,為高速磨削對殘余應(yīng)力的影響研究提供了間接分析的試驗依據(jù)。(4)研究分析了不同磨削參數(shù)對齒輪材料18CrNiMo7-6殘余應(yīng)力場分布的影響。試驗和仿真結(jié)果表明:砂輪線速度對殘余應(yīng)力的影響最大,磨削深度和工作臺速度的影響較小,且在V_s=120m/s時試件表面和基體中獲得最大殘余壓應(yīng)力。得到了最優(yōu)磨削參數(shù)組合為:V_s=120m/s、V_w=4m/min、a_p=0.02mm。
[Abstract]:In recent years, the development and research of high-speed grinding technology has attracted the attention and favor of many scholars. The high efficiency and high quality machining of high speed grinding technology can not only provide difficult processing technology for national defense industry, electric power, railway and other industries, but also play a very important role in improving the precision, reliability and service life of mechanical products. In addition, according to the saloman curve, high speed / super high speed grinding can cross the "hot ditch", reduce the grinding heat from grinding area to workpiece, avoid or reduce the surface "burn", and make the surface obtain residual compressive stress. Therefore, the fatigue strength of workpiece is improved. 18CrNiMo7-6 is the raw material for manufacturing gears and shafts. Because of its good mechanical and mechanical properties, 18CrNiMo7-6 is widely used in aerospace, electric power, petrochemical, mechanical and other industries. The influence of different high speed grinding parameters on the residual stress and metallographic structure of gear material 18CrNi Mo7-6 is studied. It is of great significance to improve the surface integrity and service life of the workpiece. In this paper, the relationship between high speed / ultra high speed grinding technology and surface integrity (focusing on residual stress) of 18CrNiMo7-6 Carburizing quenched gear steel is discussed by high speed plane grinding. The optimum grinding parameter combination is obtained by designing reasonable high-speed grinding test scheme and surface integrity testing scheme, which provides data support for the research of surface integrity and fatigue life of gear material. The main contents of this paper are as follows: (1) the single factor test scheme of 18CrNiMo7-6 high speed grinding process is designed. In the setting of grinding parameters, the linear velocity of grinding wheel varies from 60 to 160 m / s, the speed of worktable is 2 ~ 6 m / min, and the grinding depth is 1 050 渭 m. (2) the mechanism of metal grinding is studied. The finite element model of single particle grinding is established, and the three dimensional elastoplastic finite element technique and Power Law standard model of AdvantEdge cutting finite element software are used to simulate the model. The influence of different cutting speed and cutting depth on the residual stress of the workpiece is analyzed. (3) the microstructure of the workpiece after high speed grinding, the change of grain size and the microstructure of the surface layer of the workpiece after grinding by tempering martensite are studied. Small granular carbides and a small amount of retained austenite are formed, and the core is composed of low carbon martensite and granular bainite. The reason of the change of residual stress is analyzed by metallographic study, which provides the experimental basis for indirect analysis of the influence of high speed grinding on residual stress. (4) the influence of different grinding parameters on the distribution of 18CrNiMo7-6 residual stress field of gear material is studied and analyzed. The experimental and simulation results show that the linear velocity of the grinding wheel has the greatest influence on the residual stress, while the grinding depth and the speed of the worktable have little effect on the residual stress, and the maximum residual compressive stress is obtained on the surface of the specimen and in the matrix during V_s=120m/s. The optimum grinding parameters are as follows: VS / S 120 m / s / V\ + / W\%\
【學位授予單位】：鄭州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TG580.6

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本文編號：2271514