本文關(guān)鍵詞：CBN砂輪窄深槽磨削熱分配理論及試驗(yàn)研究

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【摘要】：窄深槽主要是指存在于航空、汽車(chē)和液壓泵零部件上的一種特殊結(jié)構(gòu)。材料機(jī)加工性能差,加工精度要求較高,是機(jī)械加工領(lǐng)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(shù)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(yù)防磨削燒傷。需要建立一個(gè)適合單層CBN砂輪加工窄深槽結(jié)構(gòu)的熱分配理論,得到加工過(guò)程中工件的熱量分配和溫度分布情況,為磨削弧區(qū)針對(duì)性的冷卻換熱提供理論基礎(chǔ)。本文對(duì)經(jīng)典的磨削熱分配理論進(jìn)行了深入的分析和對(duì)比�？紤]電鍍砂輪中鍍層對(duì)砂輪傳導(dǎo)和吸收熱量能力的影響,將磨粒和鍍層看做復(fù)合體,引入有效介質(zhì)理論理論,對(duì)Malkin的磨削熱分配理論進(jìn)行修正,得到CBN砂輪成型磨削窄深槽結(jié)構(gòu)的熱分配理論。設(shè)計(jì)磨削溫度的測(cè)量電路和相關(guān)夾具,建立磨削力和磨削溫度測(cè)量實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。設(shè)計(jì)單層電鍍CBN砂輪磨削窄深槽的實(shí)驗(yàn)方案并進(jìn)行磨削試驗(yàn),分析了不同的磨削參數(shù)對(duì)磨削力和磨削溫度的影響。實(shí)驗(yàn)表明在磨削深度和進(jìn)給速度增加時(shí),磨削力和磨削溫度逐漸增加。而隨著砂輪線(xiàn)速度的增加,磨削力逐漸變小,磨削溫度卻呈增加趨勢(shì)。磨削深度的變化對(duì)磨削溫度的影響最大,進(jìn)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(jì)算不同磨削狀態(tài)下的工件的熱分配比值。根據(jù)計(jì)算結(jié)果,結(jié)合磨削實(shí)驗(yàn)測(cè)得的磨削力數(shù)據(jù),編寫(xiě)APDL程序完成對(duì)單層電鍍CBN砂輪磨削窄深槽瞬態(tài)溫度場(chǎng)的三維有限元仿真,模擬窄深槽成型過(guò)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(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比研究,發(fā)現(xiàn)在不同的磨削參數(shù)水平下,槽底區(qū)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和仿真溫度曲線(xiàn)變化趨勢(shì)相同,在整個(gè)磨削階段的溫度變化曲線(xiàn)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(shí)施加在磨削弧區(qū)的熱源模型和熱流密度值與實(shí)際磨削時(shí)較為接近。驗(yàn)證了磨削熱分配理論的正確性。在對(duì)砂輪和窄深槽的側(cè)面接觸區(qū)實(shí)驗(yàn)和仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析時(shí)發(fā)現(xiàn)。兩者溫度變化趨勢(shì)一致,但誤差較大,進(jìn)一步分析CBN砂輪磨削窄深槽過(guò)程中砂輪與窄深槽的接觸過(guò)程,并對(duì)該過(guò)程進(jìn)行有限元建模仿真,對(duì)砂輪和工件熱量的變化量進(jìn)行對(duì)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(duì)可能影響砂輪和工件熱量傳遞的因素利用控制變量法進(jìn)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(zhǎng)。
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TG580.6

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本文編號(hào)：1256436