高速點磨削機理與難磨材料的點磨削實驗研究.pdf

1、超高速點磨削技術(shù)是磨削加工中的一種最為先進、高效的磨削方式之一，集成了數(shù)控技術(shù)，CBN砂輪技術(shù)和超高速磨削技術(shù)等先進技術(shù)。點磨削加工技術(shù)主要用于軸類零件的加工，目前已經(jīng)在國外汽車、機床及工具制造業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，但是理論研究尚處于起步階段。與普通的外圓磨削相比，點磨削具有磨削力小，磨削溫度低等優(yōu)點，但是國內(nèi)外對其磨削機理，磨削質(zhì)量控制等方面的研究及其相關(guān)技術(shù)信息鮮見報道。由于不掌握其核心技術(shù)及其相應(yīng)的理論，不能進行工藝開發(fā)，應(yīng)用范圍有限

2、。因此，這項新工藝的許多關(guān)鍵技術(shù)及理論、新的應(yīng)用領(lǐng)域有待于進一步開發(fā)和研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴敘述了超高速點磨削工藝的發(fā)展?fàn)顩r、特點及應(yīng)用狀況，總結(jié)了點磨削的相關(guān)技術(shù)及國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r，并結(jié)合點磨削工藝的實際發(fā)展?fàn)顩r提出了本課題的研究意義和研究內(nèi)容等。⑵根據(jù)點磨削的技術(shù)特點，將磨削變量角引入外圓磨削的幾何模型，對當(dāng)量直徑、接觸弧長、最大未變形切削厚度以及周向接觸寬度隨磨削變量角的變化趨勢進行了解析分析，并通過試驗方法驗證了

3、點磨削相較于普通外圓磨削的其加工精度的保證，同時還利用有限元技術(shù)對于砂輪-工件進行引入變量角的擠壓模型分析。⑶利用三角形移動熱源理論以及Rowe砂輪-工件磨削熱分配模型，建立點磨削區(qū)溫度計算理論模型并在磨削溫度場分析模型中引入變量角。通過有限元技術(shù)對超高速點磨削在變量角為1°，不同砂輪線速度以及不同磨削深度下工件磨削接觸區(qū)域附近的表面和亞表面的溫度場分布情況的影響分析。然后通過相應(yīng)超高速點磨削加工條件下試件的硬度測量實驗，以此來分析磨削

4、熱對工件表面磨削淬硬的影響。最后利用光學(xué)曲線磨床對變量角對磨削溫度的影響進行了試驗研究。⑷利用實驗室的超景深顯微系統(tǒng)對實驗所用金剛石磨具進行磨粒微觀測量實驗，通過大量統(tǒng)計建立典型磨粒參數(shù)，分別在長寬比、粒徑、刃前角以及面數(shù)進行了統(tǒng)計，確定仿真模型建模參數(shù)。⑸設(shè)計單磨粒切削仿真實驗，通過加載X/Y方向磨粒的時間變化幅值曲線進行實時控制磨粒運行速度，以此來完成磨粒的圓弧運動過程，設(shè)定其最大切削深度為最大未變形切削深度，通過分析磨粒由淺入深、

5、由深入淺磨削過程中磨削力的變化，來更好地分析鈦合金加工過程中磨削力的變化。方案一通過引入不同的磨削變量角，在其不同切削深度，不同運行軌跡下的磨粒的切削力及磨粒做功的變化，方案二則通過設(shè)定四種不同形狀的磨粒以及摩擦參數(shù)下，對鈦合金磨削過程中磨粒的磨損以及砂輪粘附磨削時的磨削力的變化進行分析。⑹利用壓痕斷裂力學(xué)模型進行仿真，仿真分析脆性材料在施加法向載荷過程中由塑性變形到脆性斷裂過程中的應(yīng)力能量變化曲線，分析磨削變量角對其臨界載荷以及臨界切