硬質(zhì)合金材料磨削機理的仿真與實驗研究.pdf

1、磨削加工技術(shù)是先進制造技術(shù)中的重要領(lǐng)域，是現(xiàn)代機械制造業(yè)中實現(xiàn)精密加工、超精密加工最有效、應(yīng)用最廣的加工工藝技術(shù)。磨削過程是一個典型的復(fù)雜力學過程，其中包括高度非線性熱力耦合等技術(shù)難題，理論研究困難。隨著計算機和數(shù)值計算技術(shù)的發(fā)展，借助有限元法來模擬、研究金屬切削過程得以實現(xiàn)和發(fā)展。有限元仿真技術(shù)在磨削中的應(yīng)用主要是分析研究磨削加工過程中的物理現(xiàn)象，并將這一系列磨削過程通過計算機模擬出來。根據(jù)有限元解析的結(jié)果，還可將磨削加工過程的應(yīng)力、

2、應(yīng)變、溫度、應(yīng)變速率等物理量的變化實現(xiàn)可視化。本文基于有限元分析方法，建立單顆磨粒和虛擬砂輪的有限元模型，并對磨削力、磨削溫度、磨損及應(yīng)力進行了有限元仿真。
　　論文主要包括以下幾個方面的內(nèi)容:
　　1.建立了單顆磨粒磨削仿真的有限元模型，包括磨粒的幾何模型，材料的本構(gòu)模型，磨粒與工件的網(wǎng)格劃分等。通過單顆磨粒磨削的有限元仿真，研究了磨粒粒度及磨削參數(shù)對磨削力、磨削溫度和磨粒磨損的影響。
　　2.提出了一種虛擬砂輪的建

3、摸方法，為了防止磨粒的重疊，采用了虛擬格子的方法。利用VHX-600E型超景深顯微鏡測量了砂輪表面的磨粒密度，為了便于虛擬砂輪的建模，將磨粒簡化為六面體。采用該虛擬砂輪，建立了有限元仿真模型，分析了工件表面的殘余應(yīng)力分布和工件的變形情況。
　　3.基于多顆磨粒磨削研究和砂輪表面磨粒分布情況，進行了磨削力預(yù)測。根據(jù)接觸弧長、磨削寬度、接觸面積和磨粒密度，計算總的磨粒數(shù)和有效磨粒數(shù);將多顆粒磨削的磨削力結(jié)果集成，預(yù)測磨削力。