磨削淬硬溫度場分析及其工藝參數(shù)確定方法研究.pdf

1、磨削淬硬工藝是利用磨削熱對非淬硬鋼進(jìn)行表面淬火的新型復(fù)合加工工藝。鑒于其潛在的應(yīng)用前景,磨削淬硬加工質(zhì)量的預(yù)測和主動(dòng)控制逐漸成為該技術(shù)的研究主題之一。本文利用磨削淬硬實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法,為優(yōu)化工藝參數(shù)和主動(dòng)控制淬硬效果提供了必要依據(jù),主要研究內(nèi)容如下:
　　 在MKL7120×6型強(qiáng)力磨床上進(jìn)行了磨削淬硬實(shí)驗(yàn)研究,對磨削力、淬硬層深度進(jìn)行了測量,利用TH5104R型紅外熱像儀對磨削溫度場進(jìn)行了跟蹤測量,在進(jìn)給速度小于

2、10mm/s的工況下得到了穩(wěn)定清晰的熱圖像。
　　 將磨粒的數(shù)理統(tǒng)計(jì)結(jié)果應(yīng)用于有效磨粒平均切入深度、磨粒實(shí)際接觸面積、磨削平均切削斷面積等動(dòng)態(tài)磨削參數(shù)的計(jì)算,并利用磨削力的尺寸效應(yīng)對原有磨削力計(jì)算模型進(jìn)行了修正,理論結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的相對誤差在11％以內(nèi)。將每一個(gè)有效工作磨?？醋饔行嵩?基于有效磨粒的數(shù)理統(tǒng)計(jì)建立了更確切的反映實(shí)際磨粒磨削過程的熱流密度模型。
　　 利用上述理論計(jì)算結(jié)果,對不同實(shí)驗(yàn)條件下磨削溫度場進(jìn)行了有

3、限元數(shù)值模擬,得出了工件表層溫度場的仿真結(jié)果,并對磨削淬硬非穩(wěn)態(tài)區(qū)域和磨削淬硬層深度進(jìn)行了預(yù)測。研究了三角形熱源分布對磨削溫度場仿真的影響,與紅外測溫實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對比表明,兩者溫度場分布的外形輪廓和溫度等值線的變化趨勢基本一致,且la=0.8 lc的三角形熱源分布獲得了更高的預(yù)測精度,相對誤差最大為8.6％。磨削淬硬層深度的預(yù)測結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本一致,最大誤差10.7％?？傮w來看,數(shù)值模擬完全可滿足磨削淬硬溫度場和淬硬層深度預(yù)測的要求。<

4、br>　　 對磨削液沸騰和工件奧氏體化臨界熱流密度進(jìn)行了理論分析,建立了磨削淬硬臨界熱流密度模型,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該模型可較準(zhǔn)確預(yù)測磨削淬硬現(xiàn)象的發(fā)生,從而為磨削用量初步選擇提供了必要依據(jù)。
　　 以淬硬層深度和臨界熱分析模型作為約束條件,基于上述有限元仿真計(jì)算建立了各種參數(shù)組合下磨削區(qū)熱流密度與磨削淬硬層深度的對應(yīng)關(guān)系;基于熱流密度模型,建立了工藝參數(shù)與熱流密度的對應(yīng)關(guān)系。通過三維空間函數(shù)的二維插值運(yùn)算,構(gòu)造了淬硬層深度對應(yīng)于磨