高速點(diǎn)磨削機(jī)理與難磨材料的點(diǎn)磨削實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、超高速點(diǎn)磨削技術(shù)是磨削加工中的一種最為先進(jìn)、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(jìn)技術(shù)。點(diǎn)磨削加工技術(shù)主要用于軸類(lèi)零件的加工，目前已經(jīng)在國(guó)外汽車(chē)、機(jī)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(diǎn)磨削具有磨削力小，磨削溫度低等優(yōu)點(diǎn)，但是國(guó)內(nèi)外對(duì)其磨削機(jī)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(jiàn)報(bào)道。由于不掌握其核心技術(shù)及其相應(yīng)的理論，不能進(jìn)行工藝開(kāi)發(fā)，應(yīng)用范圍有限

2、。因此，這項(xiàng)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(jìn)一步開(kāi)發(fā)和研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴敘述了超高速點(diǎn)磨削工藝的發(fā)展?fàn)顩r、特點(diǎn)及應(yīng)用狀況，總結(jié)了點(diǎn)磨削的相關(guān)技術(shù)及國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r，并結(jié)合點(diǎn)磨削工藝的實(shí)際發(fā)展?fàn)顩r提出了本課題的研究意義和研究?jī)?nèi)容等。⑵根據(jù)點(diǎn)磨削的技術(shù)特點(diǎn)，將磨削變量角引入外圓磨削的幾何模型，對(duì)當(dāng)量直徑、接觸弧長(zhǎng)、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(shì)進(jìn)行了解析分析，并通過(guò)試驗(yàn)方法驗(yàn)證了

3、點(diǎn)磨削相較于普通外圓磨削的其加工精度的保證，同時(shí)還利用有限元技術(shù)對(duì)于砂輪-工件進(jìn)行引入變量角的擠壓模型分析。⑶利用三角形移動(dòng)熱源理論以及Rowe砂輪-工件磨削熱分配模型，建立點(diǎn)磨削區(qū)溫度計(jì)算理論模型并在磨削溫度場(chǎng)分析模型中引入變量角。通過(guò)有限元技術(shù)對(duì)超高速點(diǎn)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(chǎng)分布情況的影響分析。然后通過(guò)相應(yīng)超高速點(diǎn)磨削加工條件下試件的硬度測(cè)量實(shí)驗(yàn)，以此來(lái)分析磨削

4、熱對(duì)工件表面磨削淬硬的影響。最后利用光學(xué)曲線磨床對(duì)變量角對(duì)磨削溫度的影響進(jìn)行了試驗(yàn)研究。⑷利用實(shí)驗(yàn)室的超景深顯微系統(tǒng)對(duì)實(shí)驗(yàn)所用金剛石磨具進(jìn)行磨粒微觀測(cè)量實(shí)驗(yàn)，通過(guò)大量統(tǒng)計(jì)建立典型磨粒參數(shù)，分別在長(zhǎng)寬比、粒徑、刃前角以及面數(shù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，確定仿真模型建模參數(shù)。⑸設(shè)計(jì)單磨粒切削仿真實(shí)驗(yàn)，通過(guò)加載X/Y方向磨粒的時(shí)間變化幅值曲線進(jìn)行實(shí)時(shí)控制磨粒運(yùn)行速度，以此來(lái)完成磨粒的圓弧運(yùn)動(dòng)過(guò)程，設(shè)定其最大切削深度為最大未變形切削深度，通過(guò)分析磨粒由淺入深、

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