離心研磨加工過程中磨料流態(tài)特征的理論和實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、離心式自由磨粒研磨作為一種高效率的金屬表面光整加工方法，其工藝及設(shè)備在小型異形零件的去毛刺和光整加工生產(chǎn)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。長(zhǎng)期以來，離心式自由磨粒研磨設(shè)備的設(shè)計(jì)參數(shù)及研磨工藝參數(shù)完全憑經(jīng)驗(yàn)確定，無理論依據(jù)，對(duì)研磨過程的本質(zhì)特征尚無根本性的認(rèn)識(shí)，針對(duì)自由磨粒研磨技術(shù)的研究?jī)H限于工藝實(shí)驗(yàn)。深入研究磨料運(yùn)動(dòng)特征以及它對(duì)拋光過程影響對(duì)于優(yōu)化機(jī)器的設(shè)計(jì)參數(shù)和加工工藝參數(shù)，進(jìn)一步提高加工效率具有重要意義。通過實(shí)驗(yàn)觀察，我們發(fā)現(xiàn)研磨過程中磨料在滾筒內(nèi)

2、的運(yùn)動(dòng)是極為復(fù)雜的，受液固兩相湍流流場(chǎng)的作用，磨料運(yùn)動(dòng)的流態(tài)特征對(duì)工件的加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率有明顯影響。而研磨機(jī)行星傳動(dòng)比將直接改變磨料流流場(chǎng)的分布，是影響整團(tuán)磨料態(tài)特征的重要因素之一本文對(duì)固定質(zhì)點(diǎn)和磨料單顆粒的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行了模擬，分析了二者對(duì)加工的影響，從理論上指出滾磨過程中應(yīng)以磨料顆粒作為研究對(duì)象。同時(shí)通過進(jìn)一步分析研磨過程中整團(tuán)磨料在不同參數(shù)下運(yùn)動(dòng)的流態(tài)特征，指出整團(tuán)磨料的流態(tài)特征是影響加工效果的關(guān)鍵因素。我們利用數(shù)值模擬的方法來研

3、究滾磨加工的機(jī)理，對(duì)整團(tuán)磨料的運(yùn)動(dòng)形態(tài)做了初步模擬，描繪出整團(tuán)磨料流的運(yùn)動(dòng)特征，包括磨料的體積分?jǐn)?shù)分布、壓力分布、速度矢量分布等，這些特征反映出磨料團(tuán)在運(yùn)動(dòng)過程中的變化規(guī)律。 通過對(duì)高速攝影實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，一方面我們了解了整團(tuán)磨料在離心場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，指明磨料流在運(yùn)動(dòng)過程中，其形態(tài)及前沿界面曲線的變化是影響加工效果的重要因素手段，得知改變行星傳動(dòng)比可以有效地改變滑移層的運(yùn)動(dòng)特征，從而提高生產(chǎn)效率；另一方面實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，我們的模擬