磨削加工是機(jī)械加工中最基礎(chǔ)且必不可缺的加工方式之一,在先進(jìn)制造領(lǐng)域中占據(jù)重要地位。砂輪磨粒與工件之間的相對(duì)高速運(yùn)動(dòng)將會(huì)消耗大量的能量。而砂輪磨粒一般為負(fù)前角加工,所以材料磨除消耗的能量比其他加工方式大很多。而磨削過程中消耗的能量大多轉(zhuǎn)化成熱量聚集在磨削區(qū)形成局部高溫,進(jìn)而導(dǎo)致材料產(chǎn)生一定的表面熱損傷(表面氧化和燒傷),甚至產(chǎn)生裂紋和殘余應(yīng)力,降低工件表面質(zhì)量和完整性,特別是對(duì)于鈦合金這類高硬度、低導(dǎo)熱性的難加工材料而言。同時(shí),集聚的高溫會(huì)加劇砂輪磨損并降低砂輪的抗疲勞性,進(jìn)而降低砂輪的加工精度和使用壽命。因此如何實(shí)現(xiàn)對(duì)磨削區(qū)有效地冷卻和潤滑具有重要意義�！吨袊圃�2025》明確指出綠色可持續(xù)制造、清潔生產(chǎn)是當(dāng)今制造業(yè)發(fā)展必然要求和發(fā)展趨勢(shì)。納米流體微量潤滑技術(shù)具有優(yōu)異的潤滑效果,有效提高了切削液利用率和工件表面質(zhì)量。但仍然存在著整體換熱能力不足的瓶頸。而低溫冷風(fēng)技術(shù)則可以有效的帶走加工區(qū)域的熱量從而實(shí)現(xiàn)降低加工區(qū)域溫度、控制磨削損傷的作用,但由于缺少潤滑介質(zhì)所以工件表面質(zhì)量難以保證。結(jié)合低溫冷風(fēng)強(qiáng)大的冷卻換熱性能和納米流體微量潤滑優(yōu)異的潤滑效果,有望進(jìn)一步提高磨削加工性能。鑒于此,在本文中將低溫冷風(fēng)和納米流體微量潤滑這兩種綠色加工技術(shù)相結(jié)合,在保證優(yōu)異潤滑效果的同時(shí),進(jìn)一步增強(qiáng)磨削區(qū)的冷卻換熱能力,從而達(dá)到降低磨削區(qū)溫度、提高工件加工質(zhì)量的效果。本文針對(duì)冷風(fēng)納米流體微量潤滑磨削進(jìn)行了系統(tǒng)的理論分析和實(shí)驗(yàn)研究。主要研究內(nèi)容如下:(1)依據(jù)磨削機(jī)理和磨削傳熱理論,以磨削區(qū)不同沸騰換熱狀態(tài)對(duì)應(yīng)不同的換熱能力為基礎(chǔ),建立了冷風(fēng)納米流體微量潤滑磨削溫度場(chǎng)換熱系數(shù)數(shù)學(xué)模型。(2)研究了冷風(fēng)納米流體微量工況下鈦合金磨削加工磨削區(qū)的換熱性能。建立了磨削溫度場(chǎng)有限差分模型,在模型基礎(chǔ)上對(duì)不同冷卻方式下磨削區(qū)溫度場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。并進(jìn)一步從磨削區(qū)冷卻換熱機(jī)理上分析了不同方式下冷卻換熱性能。(3)研究了冷風(fēng)納米流體微量潤滑對(duì)鈦合金磨削加工比磨削能和摩擦系數(shù)的影響。得到了不同潤滑方式下的比磨削能和摩擦系數(shù),并進(jìn)一步從粘度、接觸角、潤滑油膜的穩(wěn)定性、液滴霧化效果以及工件表面形貌等方面分析了納米流體微量潤滑和冷風(fēng)納米流體微量潤滑工況下磨削區(qū)的潤滑機(jī)理。(4)研究了不同渦流管冷流比對(duì)冷風(fēng)納米流體微量潤滑磨削換熱機(jī)理的影響。對(duì)不同渦流管冷流比條件下磨削區(qū)溫度場(chǎng)進(jìn)行有限差分?jǐn)?shù)值仿真和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),并對(duì)仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。進(jìn)一步從比磨削能、納米流體粘度、納米流體表面張力和接觸角、磨削區(qū)霧化及沸騰換熱效果幾方面對(duì)不同渦流管冷流比下磨削區(qū)的冷卻潤滑機(jī)理進(jìn)行了分析,進(jìn)而得出了磨削區(qū)冷卻換熱效果最優(yōu)的冷流比。(5)研究了Al_2O_3納米流體濃度對(duì)冷風(fēng)納米流體微量潤滑磨削換熱性能的影響。分析討論了不同濃度Al_2O_3納米流體條件下的比磨削能、納米流體粘度和接觸角、納米粒子分散性及霧化效果等特性對(duì)冷卻換熱的影響,進(jìn)而確定磨削區(qū)冷卻換熱效果最優(yōu)的納米流體濃度。
【學(xué)位單位】：青島理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TG580.6

【參考文獻(xiàn)】

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