發(fā)布時間：2017-12-05 22:28

  本文關鍵詞：CBN砂輪窄深槽磨削熱分配理論及試驗研究

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【摘要】：窄深槽主要是指存在于航空、汽車和液壓泵零部件上的一種特殊結(jié)構。材料機加工性能差,加工精度要求較高,是機械加工領域中的難題。單層電鍍CBN砂輪成型磨削窄深槽這一加工技術的引入,使窄深槽的高質(zhì)高效加工成為可能。為了降低和控制磨削溫度,預防磨削燒傷。需要建立一個適合單層CBN砂輪加工窄深槽結(jié)構的熱分配理論,得到加工過程中工件的熱量分配和溫度分布情況,為磨削弧區(qū)針對性的冷卻換熱提供理論基礎。本文對經(jīng)典的磨削熱分配理論進行了深入的分析和對比。考慮電鍍砂輪中鍍層對砂輪傳導和吸收熱量能力的影響,將磨粒和鍍層看做復合體,引入有效介質(zhì)理論理論,對Malkin的磨削熱分配理論進行修正,得到CBN砂輪成型磨削窄深槽結(jié)構的熱分配理論。設計磨削溫度的測量電路和相關夾具,建立磨削力和磨削溫度測量實驗平臺。設計單層電鍍CBN砂輪磨削窄深槽的實驗方案并進行磨削試驗,分析了不同的磨削參數(shù)對磨削力和磨削溫度的影響。實驗表明在磨削深度和進給速度增加時,磨削力和磨削溫度逐漸增加。而隨著砂輪線速度的增加,磨削力逐漸變小,磨削溫度卻呈增加趨勢。磨削深度的變化對磨削溫度的影響最大,進給速度次之,砂輪轉(zhuǎn)速最小。根據(jù)修正后的磨削熱分配理論計算不同磨削狀態(tài)下的工件的熱分配比值。根據(jù)計算結(jié)果,結(jié)合磨削實驗測得的磨削力數(shù)據(jù),編寫APDL程序完成對單層電鍍CBN砂輪磨削窄深槽瞬態(tài)溫度場的三維有限元仿真,模擬窄深槽成型過程中的熱量傳遞,得到其溫度分布和變化情況。將仿真得到的數(shù)據(jù)與實驗結(jié)果數(shù)據(jù)進行對比研究,發(fā)現(xiàn)在不同的磨削參數(shù)水平下,槽底區(qū)實驗數(shù)據(jù)和仿真溫度曲線變化趨勢相同,在整個磨削階段的溫度變化曲線結(jié)果相差較小,最大溫度值的誤差僅為1.6%~12.6%,有很好的一致性,表明仿真時施加在磨削弧區(qū)的熱源模型和熱流密度值與實際磨削時較為接近。驗證了磨削熱分配理論的正確性。在對砂輪和窄深槽的側(cè)面接觸區(qū)實驗和仿真結(jié)果進行對比分析時發(fā)現(xiàn)。兩者溫度變化趨勢一致,但誤差較大,進一步分析CBN砂輪磨削窄深槽過程中砂輪與窄深槽的接觸過程,并對該過程進行有限元建模仿真,對砂輪和工件熱量的變化量進行對比,仿真結(jié)果表明側(cè)壁區(qū)砂輪和工件存在熱量傳遞。對可能影響砂輪和工件熱量傳遞的因素利用控制變量法進行仿真分析,仿真結(jié)果表明主要的影響因素為磨削深度、工件的熱分配比、側(cè)面接觸區(qū)弧長。
【學位授予單位】：太原理工大學
【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：1256436