發(fā)布時間：2019-09-26 09:41

【摘要】：針對高溫合金材料在磨削加工過程中存在磨削燒傷問題,為避免氣障效應并強化冷卻液在磨削弧區(qū)的換熱效果,提出采用加壓式內(nèi)冷卻斷續(xù)磨削方法。利用數(shù)值模擬方法和3D打印技術(shù)對砂輪基體、加壓內(nèi)冷卻系統(tǒng)和密封結(jié)構(gòu)等進行設(shè)計和驗證,制備了用于平面磨削的加壓內(nèi)冷卻開槽CBN砂輪。在相同的磨削加工參數(shù)條件下,使用加壓內(nèi)冷卻方法與外部噴射冷卻方法進行鎳基高溫合金磨削對比試驗,分析了砂輪速度、磨削深度和工件進給速度等加工參數(shù)對磨削溫度、加工表面粗糙度和表面形貌的影響規(guī)律,驗證了加壓內(nèi)冷卻斷續(xù)磨削方法對磨削弧區(qū)的強化換熱效果。結(jié)果表明:在相同試驗參數(shù)條件下磨削鎳基高溫合金,加壓內(nèi)冷卻法比外部噴射冷卻法的換熱效率更高,得到的磨削溫度更低,表面粗糙度更小,加工表面更為光滑細膩。
【圖文】：

崆叭搜芯克悸罰嚅頤強悸墻鄟?削液加壓技術(shù)、砂輪內(nèi)冷卻方法和斷續(xù)磨削方法結(jié)合起來，提出一種加壓式內(nèi)冷卻斷續(xù)磨削方法，研制用于平面磨削的加壓內(nèi)冷卻開槽CBN砂輪，通過數(shù)值模擬和3D打印技術(shù)設(shè)計了砂輪的結(jié)構(gòu)參數(shù)，采用加壓內(nèi)冷卻法與外部噴射冷卻法進行鎳基高溫合金磨削試驗，對比研究砂輪轉(zhuǎn)速、進給速度和磨削深度對磨削過程和加工表面質(zhì)量的影響規(guī)律。1加壓內(nèi)冷卻砂輪的工作原理由于砂輪在磨削加工時的高速旋轉(zhuǎn)，空氣層在旋轉(zhuǎn)砂輪周邊形成空氣邊界層，阻礙冷卻液進入磨削弧區(qū)，通常稱為“氣障”現(xiàn)象[5]，如圖1所示。砂輪旋轉(zhuǎn)速度越高，“氣障”作用越大，冷卻液就越難被注入到磨削區(qū)，從而既嚴重影響加工質(zhì)量，又限制了磨削加工效率。圖1氣障現(xiàn)象示意圖本文設(shè)計了一種加壓內(nèi)冷卻碗型開槽砂輪[11]，如圖2所示。冷卻液通過外部加壓后注入砂輪型腔，在外部壓力和砂輪高速旋轉(zhuǎn)離心力的綜合作用下，冷卻液經(jīng)細小的砂輪內(nèi)冷卻流道，以較高的出口壓力和流速從砂輪內(nèi)部向外噴射至磨削弧區(qū)，從而避免了氣障效應，快速換走大量磨削熱，降低弧區(qū)溫度。磨削過程中，主軸帶動砂輪旋轉(zhuǎn)，并通過外置的加壓系統(tǒng)來調(diào)控注入冷卻液的壓力，從而有效控制和調(diào)節(jié)噴射出口的壓力和流速。圖2加壓內(nèi)冷卻砂輪的工作原理示意圖2加壓內(nèi)冷卻砂輪的設(shè)計與制備2.1加壓內(nèi)冷卻開槽砂輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計基于加壓內(nèi)冷卻砂輪的工作原理和斷續(xù)磨削方法，對砂輪進行了結(jié)構(gòu)設(shè)計，如圖3所示。砂輪本體為碗形結(jié)構(gòu)，由上基體、下基體和蓋板構(gòu)成。上基體開有中心通孔用于裝夾，并在中間部分加工出圓環(huán)形深腔，用于存儲冷卻液，用蓋板密封后形成冷卻液型腔。在蓋板上有冷卻液注入孔，當砂輪需要對一個工件進行磨削加工時，將冷卻介質(zhì)經(jīng)過增壓設(shè)備從蓋板的冷?

的結(jié)構(gòu)參數(shù)，采用加壓內(nèi)冷卻法與外部噴射冷卻法進行鎳基高溫合金磨削試驗，對比研究砂輪轉(zhuǎn)速、進給速度和磨削深度對磨削過程和加工表面質(zhì)量的影響規(guī)律。1加壓內(nèi)冷卻砂輪的工作原理由于砂輪在磨削加工時的高速旋轉(zhuǎn)，空氣層在旋轉(zhuǎn)砂輪周邊形成空氣邊界層，阻礙冷卻液進入磨削弧區(qū)，通常稱為“氣障”現(xiàn)象[5]，如圖1所示。砂輪旋轉(zhuǎn)速度越高，“氣障”作用越大，冷卻液就越難被注入到磨削區(qū)，從而既嚴重影響加工質(zhì)量，又限制了磨削加工效率。圖1氣障現(xiàn)象示意圖本文設(shè)計了一種加壓內(nèi)冷卻碗型開槽砂輪[11]，，如圖2所示。冷卻液通過外部加壓后注入砂輪型腔，在外部壓力和砂輪高速旋轉(zhuǎn)離心力的綜合作用下，冷卻液經(jīng)細小的砂輪內(nèi)冷卻流道，以較高的出口壓力和流速從砂輪內(nèi)部向外噴射至磨削弧區(qū)，從而避免了氣障效應，快速換走大量磨削熱，降低弧區(qū)溫度。磨削過程中，主軸帶動砂輪旋轉(zhuǎn)，并通過外置的加壓系統(tǒng)來調(diào)控注入冷卻液的壓力，從而有效控制和調(diào)節(jié)噴射出口的壓力和流速。圖2加壓內(nèi)冷卻砂輪的工作原理示意圖2加壓內(nèi)冷卻砂輪的設(shè)計與制備2.1加壓內(nèi)冷卻開槽砂輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計基于加壓內(nèi)冷卻砂輪的工作原理和斷續(xù)磨削方法，對砂輪進行了結(jié)構(gòu)設(shè)計，如圖3所示。砂輪本體為碗形結(jié)構(gòu)，由上基體、下基體和蓋板構(gòu)成。上基體開有中心通孔用于裝夾，并在中間部分加工出圓環(huán)形深腔，用于存儲冷卻液，用蓋板密封后形成冷卻液型腔。在蓋板上有冷卻液注入孔，當砂輪需要對一個工件進行磨削加工時，將冷卻介質(zhì)經(jīng)過增壓設(shè)備從蓋板的冷卻液注入孔通入。中心通孔通入砂輪本體的中心空腔中，在砂輪上基體的空腔內(nèi)壁和下基體的外壁均布有冷卻液通道，上下基體經(jīng)螺栓連接裝配后形成封閉的柱狀流道。磨粒均布固結(jié)于上基體的下端面，冷卻液通道?
【作者單位】： 湘潭大學機械工程學院復雜軌跡加工工藝及裝備教育部工程研究中心;中國航發(fā)湖南南方宇航工業(yè)有限公司;
【基金】：國家自然科學基金(51475404,51305377) 湖南省自然科學基金委員會-株洲市人民政府自然科學聯(lián)合基金重點項目(13JJ8007) 湖南省普通高校青年骨干教師培養(yǎng)經(jīng)費(20151053008gg)資助項目
【分類號】：TG580.6;TG743

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本文編號：2542064