本文選題：成形砂輪　切入點：溫度分布　出處：《南京航空航天大學》2015年碩士論文

【摘要】：單層釬焊超硬磨料砂輪具有磨粒把持強度高、砂輪壽命長以及磨削效率高等優(yōu)勢,在高效磨削中體現(xiàn)出較好的效果,是未來高速高效磨削的重要工具。然而,由于高溫釬焊的熱過程影響,釬焊超硬磨料砂輪基體的變形嚴重問題是限制該類砂輪制造技術進一步發(fā)展的關鍵問題。目前,通過采用局部超高頻感應加熱方法,已可有效改善形面簡單的平行砂輪常用的整體加熱方法所存在的基體熱變形問題,滿足了精密磨削需求。但是,該方法還不能應用于工作形面較復雜的成形砂輪制造,還未解決成形砂輪感應加熱時存在的形面溫度分布不均勻問題,從而限制了釬焊超硬磨料成型砂輪制造質(zhì)量的提高。針對成形砂輪超高頻感應加熱時存在的形面溫度分布不均勻問題,本文提出將復雜形面簡化為其構(gòu)成要素(凹、凸特征成形面)進行研究,分析不同感應器結(jié)構(gòu)對特征成形面溫度分布的影響規(guī)律,進而優(yōu)化設計燕尾槽型成形砂輪釬焊用感應器結(jié)構(gòu),以實現(xiàn)成形面溫度的均勻分布。本文完成的主要研究工作如下:1、將成形砂輪工作曲面簡化為凹、凸兩類特征成形面進行研究,借助有限元仿真軟件,重點分析了不同線圈夾角和導磁體磁軛尺寸對凹面特征成形面溫度分布的影響,以及不同線圈結(jié)構(gòu)和線圈夾角對凸面特征成形面溫度分布的影響,在提高凹面加熱效率的同時降低了凸面加熱效率,為燕尾槽型成形砂輪超高頻感應釬焊用感應器結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設計提供了數(shù)據(jù)基礎。2、基于以上對特征成形面溫度場的研究,重點分析了導磁體長度對成形面溫度分布的影響規(guī)律,對燕尾槽型成形砂輪釬焊用感應器結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化設計。采用結(jié)構(gòu)優(yōu)化的感應器結(jié)合超高頻連續(xù)感應釬焊工藝研制了單層釬焊CBN成形砂輪,并對焊后砂輪表面形貌以及熱變形情況進行評價。結(jié)果表明,焊后砂輪表面磨粒仍為有序排布,形面各處釬料分布均勻,無釬料堆積和氧化現(xiàn)象;焊后砂輪基體變形量在13μm以內(nèi),可以達到未經(jīng)歷加熱過程的電鍍CBN砂輪的同等精度。3、采用研制的單層釬焊CBN成形砂輪高效成形磨削TC4鈦合金試件,分別從磨削力、磨削溫度、試件加工表面尺寸精度和輪廓精度、試件加工表面完整性以及砂輪磨損情況綜合評價釬焊砂輪的磨削性能。結(jié)果表明,不同磨削用量條件下,磨削力比和磨削溫度低,砂輪鋒利度高;鈦合金試件加工表面尺寸和輪廓精度均滿足設計要求;砂輪主要磨損形式為磨耗磨損,未出現(xiàn)磨粒整體破碎或整顆剝落現(xiàn)象,砂輪可以長期保持穩(wěn)定和優(yōu)異的磨削性能。
[Abstract]:Single layer brazed super hard abrasive grinding wheel has the advantages of high abrasive holding strength, long grinding wheel life and high grinding efficiency, which is an important tool for high speed and high efficiency grinding in the future.However, due to the thermal process of high temperature brazing, the serious deformation of the matrix of brazed superhard abrasive grinding wheel is the key problem to limit the further development of this kind of grinding wheel manufacturing technology.At present, by adopting the local ultra-high frequency induction heating method, the thermal deformation of the matrix in the common integral heating method of the simple parallel grinding wheel can be effectively improved, and the precision grinding needs can be satisfied.However, the method can not be applied to the manufacturing of the forming wheel with more complicated working surface, and the problem of uneven temperature distribution of the shape surface in the induction heating of the shaped grinding wheel has not been solved.Therefore, the improvement of manufacturing quality of brazing superhard abrasive grinding wheel is limited.In order to solve the problem of uneven temperature distribution in the shape surface of forming grinding wheel during ultra-high frequency induction heating, this paper proposes to simplify the complex shape surface into its constituent elements (concave and convex characteristic forming surface).The influence of different inductor structures on the temperature distribution of characteristic forming surface is analyzed, and the inductor structure for brazing of swallowtail groove shaped grinding wheel is optimized, so as to realize the uniform distribution of forming surface temperature.The main research work accomplished in this paper is as follows: 1. The working surface of the grinding wheel is simplified to concave and convex forming surfaces, and the finite element simulation software is used.The influence of different coil angle and magnetic yoke size on the temperature distribution of concave characteristic forming surface, and the influence of different coil structure and coil angle on the temperature distribution of convex surface characteristic forming surface are analyzed.The heating efficiency of concave surface is improved and the heating efficiency of convex surface is reduced, which provides a data basis for optimizing the structure of induction brazing inductor used in ultra-high frequency induction brazing of swallowtail groove shaped grinding wheel. 2. Based on the above research on temperature field of characteristic forming surface,The influence of the length of magnetic conductors on the temperature distribution of the forming surface is analyzed, and the structure of the inductor used in the brazing of swallowtail groove shaped grinding wheel is optimized.A single-layer brazed CBN grinding wheel was developed by using a structural optimization inductor combined with ultra-high frequency continuous induction brazing process. The surface morphology and hot deformation of the wheel were evaluated after welding.The results show that after welding, the abrasive particles on the surface of the grinding wheel are still arranged in an orderly manner, the solder distribution is uniform and there is no accumulation and oxidation of the filler metal, and the deformation of the matrix of the grinding wheel is less than 13 渭 m after welding.The same precision of electroplated CBN grinding wheel without heating process can be achieved. The single-layer brazed CBN shaped grinding wheel is used to efficiently form and grinding TC4 titanium alloy specimen, respectively from grinding force, grinding temperature, grinding temperature, grinding temperature, grinding temperature, grinding temperature, grinding temperature, grinding temperature, grinding temperature and grinding temperature.The grinding performance of brazed grinding wheel is evaluated synthetically by surface dimension precision and contour precision of specimen machining surface integrity of specimen and wear of grinding wheel.The results show that the grinding force ratio and temperature are low, the sharpness of grinding wheel is high, the machining surface size and contour precision of titanium alloy specimen meet the design requirements, the main wear form of grinding wheel is wear and tear.The grinding wheel can maintain stable and excellent grinding performance for a long time.
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG743

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本文編號：1714510