高速外圓磨削熱、力測試方法研究與傳感器研制.pdf

1、磨削加工技術(shù)的發(fā)展實(shí)現(xiàn)了在現(xiàn)代機(jī)械制造中的精密和超精密加工，滿足了人們對產(chǎn)品高精度和高品質(zhì)的需求，常作為加工的最后一道工序，廣泛應(yīng)用于汽車、電力、船舶、冶金、軍工、航天等行業(yè)領(lǐng)域。超高速磨削是適應(yīng)現(xiàn)代高科技需要而發(fā)展起來的一項新興綜合技術(shù)，它能夠極大地提高生產(chǎn)效率、提高零件表面加工質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)難加工材料的精密加工，是目前國內(nèi)外磨削技術(shù)的發(fā)展趨勢。磨削加工在切除單位體積材料時需要非常高的能量輸入，并且大部分會以熱能的形式進(jìn)入工件，導(dǎo)致磨削區(qū)

2、的溫度升高。磨削力起源于工件與砂輪接觸時產(chǎn)生的彈性變形、塑性變形、以及磨料和結(jié)合劑與工件表面之間的摩擦作用。磨削熱與磨削力可以反映出磨削過程的基本特征，是研究磨削過程的重要參數(shù)。同時，它們對磨削工藝的制定和表面、亞表面損傷都有影響，也是評價材料可磨削性優(yōu)劣的重要指標(biāo)。因此，本課題即是圍繞磨削加工中的溫度和磨削力兩項要素展開一系列相關(guān)的實(shí)驗(yàn)研究。本文主要對高速外圓磨削中溫度與磨削力的測試方法和原理進(jìn)行深入研究并介紹了相應(yīng)的測試傳感器的研制

3、與改進(jìn)，針對難加工材料如鈦合金和工程陶瓷的在磨削加工中呈現(xiàn)的特征，制定相關(guān)實(shí)驗(yàn)方案，搭建實(shí)驗(yàn)測試平臺并進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)。本課題的主要研究內(nèi)容及成果如下:
　　(1)高速外圓磨削溫度和磨削力的測試方法研究?？偨Y(jié)各類磨削溫度及力的測試原理與方法，比較它們各自的優(yōu)缺點(diǎn)，依據(jù)實(shí)驗(yàn)的實(shí)際工況，確定本實(shí)驗(yàn)的測試方法為熱電偶測溫法與壓電式測力法。
　　(2)設(shè)計制作熱電偶測溫傳感器。外圓磨削溫度的測試較為復(fù)雜，容易受到工件轉(zhuǎn)動及信號傳輸?shù)葐栴}

4、的影響。本課題采用雙極回路開放式熱電偶結(jié)構(gòu)分別成功測試到了鈦合金TC4與工程陶瓷SiC等難加工材料的磨削溫度，并創(chuàng)造性地使用了多點(diǎn)測溫技術(shù)，增加了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析的可靠性與精確性。提高了實(shí)驗(yàn)測試的精確度。
　　(3)制定實(shí)驗(yàn)方案與相關(guān)誤差分析。在分析鈦合金TC4和碳化硅陶瓷材料的性能的基礎(chǔ)上，依據(jù)現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)條件，提出了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)方案并搭建可應(yīng)用于現(xiàn)場測試的實(shí)驗(yàn)平臺。從熱電偶的冷端補(bǔ)償、傳熱與動態(tài)誤差、測試儀器等方面對熱電偶傳感器用于溫