叶序排布磨料超硬砂轮的磨削温度场研究

作     者：项龙 

作者单位：沈阳理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王军

授予年度：2015年

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：磨削温度场 叶序理论 数学模型 温度实验 对比仿真 

摘      要：磨削加工技术作为一种能够实现精密及超精密加工的方法,在机械制造领域中得到了越来越广泛的应用。但是采用传统制造方法所生产的砂轮,其表面上的磨粒呈一种无序分布状态,这使得在磨削加工过程中参与磨削的有效磨粒数只占磨粒总数的很小一部分,并且砂轮表面不能形成良好的容屑空间,不便于磨屑的排出和冷却液的流动,这些都会导致磨削过程中的磨削温度过高,容易引起被加工材料出现烧伤等现象,也降低了磨削的加工效率。因此,如何使砂轮表面上的磨粒规则有序的排布以便有效降低磨削温度、提高砂轮的磨削性能,就成为磨削技术发展的重点问题之一。本文首先将植物学中的叶序理论与磨削理论相结合,提出了磨料叶序排布的砂轮。通过以已知的热源温度场公式为基础,在综合考虑了磨削加工区域的磨粒分布和接触弧长上的热源分布、磨粒点热源镜像等问题后,得到了磨料在有序化排布方式下磨削区域的温度分布规律,分别建立了磨料在叶序排布、矩阵排布、错位排布和无序排布下的磨削温度场模型。其次利用MATLAB仿真软件对砂轮磨削温度场进行了仿真研究。分别对叶序排布磨料、无序排布磨料及其他规则排布(矩阵排布、错位排布)磨料砂轮的磨削温度进行仿真研究,分析了叶序系数h、砂轮速度vs、工件速度vw及磨削深度ap对磨削温度的影响,并对不同磨料排布砂轮的磨削温度进行了对比研究。仿真结果表明:磨料叶序排布砂轮的磨削温度要低于其它有序化排布砂轮的磨削温度。最后研究了磨料叶序排布超硬砂轮的磨削性能。通过搭建实验温度测量平台,测量了磨料叶序排布超硬砂轮磨削过程中的磨削温度,研究和分析了不同叶序参数h和切削用量(砂轮速度vs、工件速度vw、磨削深度ap)对工件表面温度的影响变化规律。结果表明:采用磨料叶序排布的砂轮有利于降低磨削时工件表面的温度,可以避免磨削烧伤,提高加工质量和砂轮寿命。