文档介绍：浙江工业大学
硕士学位论文
ELID磨削过程中磨削温度的理论与实验研究
姓名:胡斌
申请学位级别:硕士
专业:机械电子工程
指导教师:李伟
2012-11
摘要ハ鞴讨心ハ魑露鹊睦砺塾胧笛檠芯在线电解修整得婺ハ骷际醵杂脆材料的表面加工具有加工效率高、表面质量好等优点,已经成为当今超精密磨削加工技术的主要研究方向。磨削过程中产生的磨削发热会对加工工件的表面质量和使用性能产生极大的影响,同时砂轮的使用寿命也会受到很大影响。因此对磨削过程中磨削温度的研究具有重要的理论意义和实际价值。本文采用理论推导、有限元仿真和实验分析等手段,对磨削过程中的磨削温度进行了研究,本文的主要工作和成果如下:疚氖紫榷訣ハ魈跫碌奈露冉辛死砺鄯治觥T诙源妊У幕纠砺做了简要介绍的基础上,利用热源法及传热学基本理论,对磨削温度进行了理论研究;从理论分析了磨削条件对磨削热源形状的影响,并建立了在不同热源形式下工件磨削表面的磨削弧内最高温度的数学模型。樯芰擞邢拊7ㄔ谀ハ魑露瘸》治鲋杏τ玫睦砺刍。⒘薊ハ魈跫下磨削温度场的有限元模型并确定了磨削条件下的温度场边界条件;运用有限元分析软件对磨削条件下的温度场进行了有限元仿真,得出磨削区的最高温度仿真值;详细分析了砂轮线速度、磨削深度、工件速度等磨削参数对磨削时磨削温度的影响规律。杓屏四ハ髑露炔饬渴笛樽爸茫匀鹊缗嫉墓ぷ髟砑鞍肴斯と鹊缗疾饬磨削温度的可行性进行了理论分析,对磨削温度信号的放大采集及信号转换显示和存储做了介绍和分析。杓屏薊ハ魑露炔饬渴笛榉桨福⒍允笛榻峁敕抡娼峁辛硕员确析,得出了各个磨削参数在对实际磨削过程中磨削温度的影响规律。疚睦砺鄯治鲇胧笛檠芯苛薊ハ鞴讨心ハ魑露扔肽ハ鞑问涞哪谠规律,基于磨削温度的研究初步探讨了磨削机理,为今后将磨削更好实际应用提供有效的理论基础与帮助。关键词:磨削,热源形状,热电偶测温,磨削温度,有限元仿真浙江工业大学硕士学位论文—
摘要
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哂‰‰%%符号说明隦,雓口晰如肌‰密度痬比热/.导热系数/换热系数/.固热源强度/磨削热流入工件的比例切向磨削力热功当量./砂轮线速度/工件的速度痵磨削弧长磨削宽度工件材料的热扩散系数痵工件材料的导热系数/ぁ工件材料的密度痬工件材料的比热/.。临界切削厚度由于切削变形引起的磨粒法向力由于摩擦引起的磨粒法向力由于切削变形引起的磨粒切向力由于摩擦引起的磨粒切向力单位磨削面积的磨削力磨削截面积工件与工作磨粒的实际接触面积磨粒顶部磨损平面与工件间的接触压强歹艿浙江工业大学硕士学位论文
:乓工件与磨粒磨损平面间的摩擦系数单位砂轮表面上参与工作的动态磨粒数与静态磨粒数的比例系数;磨削热源形状系数整个接触弧长度单位磨削宽度切向磨削力磨粒滑擦阶段占整个磨削弧长度的比例磨削接触弧的面积对流换热系数痵冷却液导热系数/ぁ抗拉强度屈服极限断面收缩率伸长率玻尔兹曼常数.×/昀导体在温度为钡牡缱用芏砖符号说明弘畆口
第滦髀引言磨削技术研究的历史与现状金属材料被切削时所作的功几乎全部转化为热能,磨削加工时由于被切削的金属层很薄,大量的磨削热会传入工件并聚集在工件表层里形成局部高温。这种局部高温对工件的表面质量和使用性能都会产生很大的影响。特别是当局部高温在工件表面上超过某一临界值时,就会引起工件加工表面的热损伤砻娴难趸⑸丈恕⒉杏嘤α裂纹渥钪战峁ɑ岬贾鹿ぜ目鼓ニ鹦阅芙档停蛊@托员洳睿佣沽慵氖用寿命和可靠性大大降低。另一方面,磨削过程中产生磨削热,不仅影响工件,也会影响砂轮的使用寿命【俊R虼耍芯縀ハ魈跫履ハ髑奈露仍诠ぜ系姆植甲纯觯控制与降低磨削温度是提高被磨工件表面质量和表面完整性的重要环节,同时也是研究磨削机理的重要组成部分。磨削技术日本理化研究所大森整博士【在年提出的在线电解修整珽岷霞两鸶帐奥值姆椒ǎ饩隽松奥值恼渭靶奕裎侍猓现了对硬质合金、单晶硅、多晶硅、光学玻璃等其他硬脆难加工材料的超精密镜面磨削;技术被世界著名权威机构评价为世纪超精密镜面磨削技术的代表‘俊】【。磨削设备原理图如图所示。主要包括:铸铁结合剂金刚石砂轮、高频脉冲电源及电解装置ㄕ旱缂、电解液ハ饕和磨床等四个要素。砂轮作为阳极,工件作为阴极,两电极之间供给电解液,通电后阴阳电极之间构成电场,阳极的金刚石砂轮发生电解作用,砂轮表面的金属结合剂被除去,在砂轮的工作表面形成一层绝缘氧化膜,绝缘的氧化膜使电解作用减慢甚至暂时停止。而随着磨削过程的进行,氧化膜不断磨损脱落,使得砂轮工作表面电阻减小,新一轮电解修锐过程又会开始。这个非线性的循环过程使磨粒始终保持较为锐利的状态,砂轮容屑空间较大,从而实现高效浙江工业大学硕士学位论文.
镜面磨削。在现有的机床上利用技术实现镜面磨削可以大大提高生产效率,在硬脆材料的超精密加工领域中具有重大