目的解決杯形砂輪平面磨削復(fù)合材料時的熱損傷及溫度實(shí)時監(jiān)測困難等問題,對磨削溫度場的動態(tài)變化規(guī)律進(jìn)行相關(guān)研究。方法通過分析杯形砂輪平面磨削時材料的去除機(jī)理,在柱坐標(biāo)系下提出周向和徑向呈不同函數(shù)分布的非均勻熱源模型,并基于該模型建立磨削溫度場的數(shù)值模型用于預(yù)測磨削溫度,最后提出杯形砂輪平面磨削時磨屑帶走熱量所引起溫度預(yù)測誤差的計算方法。開展人工熱電偶測溫驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),對比不同熱源模型下的預(yù)測值和實(shí)驗(yàn)值,驗(yàn)證非均勻熱源及其溫度場數(shù)值模型的準(zhǔn)確性。結(jié)果相較于均勻熱源下的溫度場,非均勻熱源下的溫度場與實(shí)際溫度場具有更高的吻合度,將溫度預(yù)測的誤差從約23%降低到6.5%以下。結(jié)論磨削深度對磨削溫度具有較大的影響,且在進(jìn)行高效深磨的時,為保證溫度預(yù)測的精度,需考慮磨屑帶走熱量所引起的誤差。 

【文章來源】：表面技術(shù). 2020,49(05)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：11 頁

【部分圖文】：

3 磨削實(shí)驗(yàn)

在磨削溫度場的研究過程中發(fā)現(xiàn)，熱源模型會影響到溫度場的分布。例如針對平行砂輪平面磨削，1942年Jaeger[2]提出矩形帶狀熱源模型，并且通過解析法獲得了磨削溫度場。在實(shí)際的磨削接觸面上，熱源會隨著切屑厚度的改變呈非均勻分布，于是1964年貝季瑤[3]提出了三角形熱源模型。Mao[4]對磨削溫度場和熱量的分配進(jìn)行了深入的理論分析，根據(jù)砂輪-工件的實(shí)際接觸狀態(tài)以及未變形切屑形態(tài)，將砂輪-工件的幾何接觸圓弧面假定為工件產(chǎn)生熱源的平面，建立了沿?zé)嵩疵娉蕭佄锞�分布的熱源模型。王德祥[5]創(chuàng)新地利用溫度匹配法進(jìn)行反傳熱分析，提出了已加工表面熱源分布形狀的計算方法。平行砂輪平面磨削熱源模型如圖1所示。目前杯形砂輪平面磨削作為提高工件表面質(zhì)量的有效途徑之一，越來越受到人們的重視。杯形砂輪平面磨削時，工件與砂輪接觸面大，散熱效果差，熱損傷更加明顯，因此通過預(yù)測磨削溫度，選擇合理的磨削參數(shù)是非常重要的。目前針對杯形砂輪平面磨削所建立的溫度場，都是基于均勻熱源模型[6-8]。因此本文通過幾何分析杯形砂輪平面磨削時砂輪和工件的接觸形態(tài)，將熱源形狀和熱流密度分布規(guī)律相結(jié)合，建立了適用于杯形砂輪平面磨削的非均勻熱源模型，并基于該非均勻熱源建立溫度場數(shù)值模型。

式中：vs為砂輪轉(zhuǎn)速，m/s;Qcutting和Qfriction分別是由切削力和摩擦力做功產(chǎn)生的瞬時熱量，W。根據(jù)磨削條件的不同，試驗(yàn)表明，磨削熱Qins中，進(jìn)入工件的熱量Qw約占60%～85%，進(jìn)入砂輪的熱量Qg約占10%～30%，磨屑帶走的熱量Qc約占0.5%～30%，另有少部分Qf以傳導(dǎo)、對流和輻射形式散出[2,9]，如式(3)。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]已加工表面熱源模型研究及磨削溫度場數(shù)值模擬[J]. 王德祥,孫樹峰,顏丙亮,劉新福,江京亮.  西安交通大學(xué)學(xué)報. 2018(04)
[2]碳纖維/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料鉆削溫度場建模與試驗(yàn)[J]. 鮑永杰,高航,梁延德,朱國平.  兵工學(xué)報. 2013(07)
[3]磨削溫度的分析與研究[J]. 貝季瑤.  上海交通大學(xué)學(xué)報. 1964(03)

博士論文
[1]平面磨削溫度場及熱損傷的研究[D]. 毛聰.湖南大學(xué) 2008



本文編號：3417293