9SiCr超高速磨削試驗(yàn)研究與磨削溫度仿真.pdf

1、9SiCr合金鋼韌性較好，具有較好的回火穩(wěn)定性、熱處理時(shí)變形小，經(jīng)淬火后硬度能達(dá)到HRC60，它這一系列優(yōu)良的機(jī)械物理性能預(yù)示了它在以后的工業(yè)生產(chǎn)中將繼續(xù)得到大量的應(yīng)用。在機(jī)床行業(yè)中，經(jīng)過(guò)淬火的9SiCr合金鋼因?yàn)閾碛休^高的硬度和較好的耐磨性，所以9SiCr合金鋼在機(jī)床制造行業(yè)中經(jīng)常作為耐磨件的加工原始材料。在傳統(tǒng)的加工方法中，磨削加工的加工效率很低，所以一般只對(duì)9SiCr進(jìn)行精加工。
　　超高速磨削加工技術(shù)作為一種先進(jìn)的現(xiàn)代加工

2、技術(shù)，以超乎一般想象的極高磨削效率，極大的砂輪磨削比，良好的工件表面完整性，給傳統(tǒng)的磨削領(lǐng)域帶來(lái)了一場(chǎng)革命，展現(xiàn)了現(xiàn)代磨削技術(shù)發(fā)展的巨大潛力和廣闊應(yīng)用前景。將超高速磨削加工技術(shù)應(yīng)用到9SiCr合金鋼磨削加工中不僅擴(kuò)大了超高速磨削加工技術(shù)的應(yīng)用范圍，也在探尋9SiCr合金鋼材料超高速磨削加工技術(shù)的應(yīng)用潛力等方面具有重要意義。
　　本文采用湖南大學(xué)314m/s超高速磨削試驗(yàn)臺(tái)對(duì)9SiCr合金鋼實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行了超高速磨削試驗(yàn)。采用正交法制

3、定了實(shí)驗(yàn)方案，根據(jù)所檢測(cè)的結(jié)果來(lái)研究在超高速磨削下材料的去除機(jī)理、磨削力的變化趨勢(shì)和影響因素、磨削面的形貌變化及特點(diǎn)，從而探討了各磨削用量分別對(duì)磨削加工過(guò)程和試件加工質(zhì)量的影響，并據(jù)此來(lái)優(yōu)化加工方法，給以后的磨削加工提供更有效的建議。并采用有限元分析軟件ANSYS對(duì)高效深磨下的磨削溫度場(chǎng)進(jìn)行了仿真，對(duì)磨削溫度的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，在超高速磨削下，相比于傳統(tǒng)的磨削加工技術(shù)，材料的去除率得到了極大的提升。磨削力的變

4、化趨勢(shì)與最大未變形切削厚度之間有很好的關(guān)系。當(dāng)最大未變形切削厚度較小時(shí)，垂直力和切向力的比值會(huì)變大。當(dāng)磨削深度加大時(shí)，由于材料內(nèi)部的機(jī)械物理性能不一樣會(huì)導(dǎo)致磨削力陡降的現(xiàn)象，但是磨削力比并沒(méi)有階躍現(xiàn)象，即磨削力比與材料在深度方向的硬度變化并不敏感。研究還發(fā)現(xiàn)，在不同的材料去除率下，加大切深和提高工作臺(tái)速度所消耗的加工功率并不相同，依此可以作為優(yōu)化加工工藝的一個(gè)考慮因素。通過(guò)采用3D顯微鏡對(duì)磨削表面進(jìn)行拍照研究發(fā)現(xiàn)砂輪修整的質(zhì)量對(duì)于磨削表

5、面的影響很明顯；對(duì)不同工作臺(tái)速度和磨削深度下磨削表面測(cè)得的表面粗糙度進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)材料特性在不同磨削用量下對(duì)表面質(zhì)量影響不同。本文還通過(guò)采用熱電偶對(duì)磨削過(guò)程進(jìn)行了測(cè)溫；測(cè)溫結(jié)果表明，提高砂輪轉(zhuǎn)速、工作臺(tái)速度和磨削深度都會(huì)引起磨削溫度的升高。
　　本文通過(guò)有限元法，借助ANSYS有限元軟件，結(jié)合對(duì)磨削溫度場(chǎng)傳熱機(jī)制的研究，對(duì)磨削傳熱過(guò)程進(jìn)行了仿真。仿真結(jié)果發(fā)現(xiàn)提高工作臺(tái)速度對(duì)磨削溫度場(chǎng)的影響較大；當(dāng)加深磨削深度時(shí)，磨削溫度場(chǎng)的形狀變化