磨削過程建模與點磨削工藝的若干研究.pdf

1、磨削是零件制造的主要加工方式，利用雜亂分布在砂輪表面的磨料去除工件材料，其占機械加工總量的30％～40％，是現代制造業(yè)中實現精密加工、超精密加工最有效、應用最廣的制造技術。點磨削屬于高速外圓磨削技術的范疇，廣泛應用于軸類零件的加工，砂輪與工件軸線之間的夾角改變了兩者的接觸區(qū)域，導致磨削參量發(fā)生部分變化。
　　計算機仿真技術可以預測磨削過程及相應參量變化，是輔助試驗研究的一種有效手段，尤其試驗條件有限情況下，起著重要的作用。本文采用

2、了仿真與試驗相結合的研究手段，以平面磨削和點磨削為研究載體，討論了磨削工件表面形貌、砂輪表面特征、磨削零件疲勞強度變化及工程陶瓷的磨削加工等幾個方面的內容，具體研究內容如下:
　　(1)為探討點磨削變量角度α對磨削工件表面形貌的影響，建立了以磨粒軌跡為組成元素的工件形貌創(chuàng)成模型，著重討論了α與工件表面粗糙度關系，設計以磨削速度和變量角度為變量的試驗對仿真模型和結果進行驗證，提取了多個工件形貌評價因素進行對比研究，給出了點磨削對加工

3、零件表面影響的相關結論。
　　(2)磨削溫度場的分布對間接討論工件表面質量起著重要作用，采用有限元方法可以模擬磨削溫度的峰值和變化情況，用移動熱源模型揭示影響磨削溫度變化的敏感參數，而擠壓熱分布模型則表征了磨削區(qū)域內溫度與變量角度的關系，利用紅外熱像儀測量了磨削溫度隨變量角度和切削深度的變化。
　　(3)基于球形磨粒在空間的隨機振動，開發(fā)了砂輪的三維數值模型，用不規(guī)則六面體替換砂輪表層磨粒以形成新的砂輪形貌，引入以單點金剛石

4、筆為物理原型的修整模型，利用激光傳感器測量并統計分析實際砂輪形貌特征，從試驗和仿真的角度闡述了修整對砂輪形貌特征的影響，并借助于有限元的手段簡要討論了砂輪的磨損仿真。
　　(4)以建立的虛擬砂輪為磨削工具，將砂輪表面以離散的坐標并帶入磨粒運動軌跡方程，選擇有效軌跡組成三維工件形貌，研究單點金剛石筆修整參數與工件形貌的聯系，試驗測量和數值仿真形貌都揭露了磨粒切削對工件的復映效果;在磨粒隨機分布下，討論了其分布情況對接觸弧長和未變形切

5、屑厚度的影響。
　　(5)為揭示點磨削加工方式對零件表面疲勞強度造成的影響，依據點磨削和疲勞試驗進行討論，分別采用45鋼和Q235兩種試件材料，結果顯示:表面質量對45鋼零件的疲勞壽命影響的敏感度高于Q235，采用合理加工參數可以提高45鋼的疲勞強度。
　　(6)探索地研究了點磨削對氧化鋯和氮化硅兩種工程陶瓷的可加工性，利用陶瓷工件的微觀形貌歸納了“延性域”和“脆性域”的磨削效果，實際測量了陶瓷材料在理論切深和實際切深中的區(qū)