基于熱管技術(shù)的磨削弧區(qū)強化換熱基礎(chǔ)研究.pdf

1、制約高效深切磨削進(jìn)一步發(fā)展的主要瓶頸之一是弧區(qū)熱量積聚導(dǎo)致的磨削溫度過高和工件表面的熱損傷。以往只需將足量的磨削液引入到弧區(qū)便可確保換熱效果的看法其實是一種誤解。磨削過程中，在超過臨界值的高磨削熱流密度下，即使有再多的磨削液進(jìn)入弧區(qū)也無濟于事，因為磨削液既已處于成膜沸騰狀態(tài)，由于工件表面所覆蓋的汽膜層的阻擋，磨削液很難真正起到換熱作用，如不及時采取相應(yīng)的措施，工件必定很快發(fā)生燒傷。從另外一方面講，磨削液的大量使用本身也與當(dāng)前綠色制造的發(fā)

2、展趨勢相悖。
　　 本文從這種現(xiàn)狀出發(fā)，基于綠色制造的理念，提出了一項可望突破高效深切磨弧區(qū)換熱瓶頸的全新構(gòu)想--基于熱管的磨削弧區(qū)強化換熱.該項構(gòu)想的核心是基于旋(回)轉(zhuǎn)熱管技術(shù)的傳熱原理，采用一定的結(jié)構(gòu)和工藝，使磨削弧區(qū)的熱量直接導(dǎo)入熱管蒸發(fā)端并經(jīng)熱管迅速疏導(dǎo)出去，使冷卻的重心由工件轉(zhuǎn)向砂輪，以達(dá)到強化弧區(qū)換熱、提高材料去除率的目的。圍繞此構(gòu)想，本文主要完成了以下幾項工作：
　　 1、研制了熱管制作平臺，在此平臺上制

3、作了一個熱管磨頭。對熱管磨頭的傳熱特性進(jìn)行了測試，并進(jìn)行了銑磨鈦合金試驗，結(jié)果表明，在其它工藝參數(shù)相同的條件下，使用熱管磨頭時磨削溫度低于普通磨頭30％以上，證明了熱管技術(shù)用于磨削弧區(qū)強化換熱的可行性。
　　 2、提出了環(huán)形熱管砂輪的全新構(gòu)想，并建立了其簡化傳熱模型。通過求解模型，得到了環(huán)形熱管砂輪內(nèi)外壁溫度的計算公式。在一定的初始條件下對不同熱流密度下的內(nèi)外壁溫度進(jìn)行了計算，并將計算結(jié)果與不帶熱管的普通砂輪對比，發(fā)現(xiàn)環(huán)形熱管砂

4、輪可以在很大磨削弧區(qū)熱流密度條件下將其內(nèi)外壁溫度控制在很低水平，這一結(jié)果從理論計算上證明了環(huán)形熱管砂輪的換熱潛力。
　　 3、設(shè)計了環(huán)形熱管砂輪的基體結(jié)構(gòu)并加工制作，搭建了能定量模擬磨削弧區(qū)發(fā)熱并準(zhǔn)確測定弧區(qū)溫度的模擬熱管砂輪傳熱特性試驗平臺。對環(huán)形熱管砂輪基體進(jìn)行模擬弧區(qū)加熱試驗，最后對比普通砂輪基體的試驗結(jié)果，證實了其換熱優(yōu)勢。
　　 4、使用電鍍CBN環(huán)形熱管砂輪和普通電鍍CBN砂輪進(jìn)行了45鋼緩進(jìn)給干磨和往復(fù)干磨