平面磨削溫度場的研究.pdf

1、磨削是加工制造領(lǐng)域尤其是精密加工領(lǐng)域中的一種重要加工方法，但磨削過程對于去除單位體積材料需要極高的能量輸入，這些能量幾乎全部轉(zhuǎn)化為熱量并集中在磨削區(qū)內(nèi)，導(dǎo)致磨削區(qū)的溫度急劇升高，且在工件表層形成極大的溫度梯度。如果磨削溫度超過一定的臨界值就會引起工件表面熱損傷，如表面燒傷、材料氧化、殘余應(yīng)力和裂紋等，從而影響零件的使用壽命和工作性能，同時(shí)還會影響砂輪的使用壽命。因此對磨削溫度的研究具有重要的理論意義和實(shí)際價(jià)值。本文采用理論推導(dǎo)、實(shí)驗(yàn)分析

2、和數(shù)值仿真等手段，對平面磨削溫度場進(jìn)行了研究，所研究的主要內(nèi)容如下： (1)對磨削溫度場的理論研究。探討了不同熱源分布模型對工件溫度分布、工件表面溫度的變化速度和最高磨削溫度所在位置等方面的影響，分析了磨削熱的產(chǎn)生和磨削區(qū)熱量的傳遞途徑，并介紹了三種典型的熱量分配比例理論模型。 (2)對磨削溫度進(jìn)行了系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，深入分析了磨削參數(shù)、磨削方式和砂輪性質(zhì)等因素對磨削溫度的影響。磨削溫度會隨著磨削深度、砂輪速

3、度和工件速度的增大而升高，對磨削溫度影響最大的磨削參數(shù)是切深，其次是工件速度，而砂輪速度的影響較??；順磨與逆磨時(shí)切屑的形成機(jī)理和變形等不同，導(dǎo)致順磨與逆磨的熱效應(yīng)存在較大差異，因此順磨時(shí)磨削區(qū)溫度較高；CBN磨粒導(dǎo)熱性能比氧化鋁磨粒好，從而CBN砂輪磨削后工件的表面溫度較低。 (3)對砂輪—工件接觸長度進(jìn)行了深入的理論分析和實(shí)驗(yàn)研究。研究發(fā)現(xiàn)，實(shí)際接觸長度大于幾何接觸長度，當(dāng)切深較小、工件速度較大時(shí)，二者的差距更大；接觸長度隨著

4、切深、工件速度、砂輪直徑的增大而增大；當(dāng)磨削溫度升高時(shí)，工件變軟，使得接觸長度增大；此外隨著磨削力的增大，砂輪、工件和磨粒的變形增大，從而接觸長度增大。 (4)對磨削溫度場的三維數(shù)值仿真研究。考慮工件材料物理性能與溫度的非線性關(guān)系，采用三角形熱源模型，對一些典型的磨削工況進(jìn)行了三維有限元仿真，獲得了工件的溫度分布；分析了熱源分布模型、磨削液和工件材料的變物性等因素對磨削溫度場的影響，研究表明有限元仿真值與實(shí)驗(yàn)測量值吻合較好，并利