熱管砂輪高效磨削加工技術(shù)研究.pdf

1、目前強韌性材料(如鈦合金、高溫合金)在高效磨削加工中暴露出的主要問題之一是磨削弧區(qū)溫度過高引起的工件燒傷。傳統(tǒng)理論認為,盡可能多的將磨削液引入到磨削弧區(qū)是保證對其強化換熱的有效手段,但實際上,隨著砂輪線速度、磨削深度以及工件進給速度的不斷提高,再加上磨削弧區(qū)又相對封閉,磨削液越來越難進入到弧區(qū)。另一方面,一旦在磨削過程中磨削弧區(qū)的熱流密度輸入達到成膜沸騰的臨界值,由于工件表面形成汽膜層的阻擋,磨削液更是無法在磨削弧區(qū)起到正常的換熱作用。

2、
　　本文提出利用熱管技術(shù)實現(xiàn)強韌性難加工材料高效磨削的構(gòu)想,并設計制作出基體中帶有熱管的新型磨具——熱管砂輪,使積累在磨削弧區(qū)的熱量能夠經(jīng)砂輪自身熱管作用迅速的疏導出去,從而達到降低磨削弧區(qū)溫度的目的?；谏鲜鰳?gòu)想,本文主要完成了以下幾個方面的工作:
　　1、設計制作了一種熱管砂輪結(jié)構(gòu),并對熱管砂輪結(jié)構(gòu)的密封性與結(jié)構(gòu)強度進行了檢測,結(jié)果表明,砂輪結(jié)構(gòu)的密封效果能夠保證熱管后續(xù)的使用壽命,且砂輪結(jié)構(gòu)強度可以滿足高效磨削加工時

3、的使用要求。利用建立的熱管砂輪制作平臺,制作出能夠用于磨削的電鍍 CBN熱管砂輪。
　　2、建立了熱管砂輪傳熱性能評價系統(tǒng)平臺,并在該平臺上進行熱管砂輪與無熱管砂輪的傳熱能力對比試驗,證實了熱管砂輪具有的傳熱優(yōu)勢。同時還進一步掌握了不同因素對熱管砂輪傳熱能力與啟動時間的影響規(guī)律,并對熱管砂輪在工作狀態(tài)時的傳熱機理進行了分析。此外,通過比較熱管砂輪和普通實心砂輪的等效熱阻,結(jié)果表明,由于熱管的傳熱作用可以將砂輪傳熱能力提高一個量級的

4、水平,這也進一步驗證了熱管砂輪具有對磨削弧區(qū)熱量進行迅速疏導的潛力。
　　3、利用FLUENT仿真軟件建立了熱管砂輪在平面磨削中的三維傳熱模型,并分析了砂輪轉(zhuǎn)速、冷凝端冷卻條件以及熱端熱流輸入條件三個因素對磨削弧區(qū)溫度的影響。仿真結(jié)果表明,熱管砂輪在磨削中能夠起到有效降低磨削弧區(qū)溫度的作用。
　　4、使用電鍍CBN熱管砂輪和無熱管電鍍CBN砂輪進行了鈦合金和高溫合金材料的磨削對比試驗。試驗結(jié)果表明,在相同試驗條件下,熱管砂輪