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《东华大学》 2010年
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难加工材料的高速外圆磨削仿真与工程实验研究

周振新  
【摘要】:由于高速磨削有可能实现磨削效率与磨削质量的完美统一,而引起了国内外专家学者的高度重视,我国也将其列入国家重点基础研究发展计划(973计划)和国家重大专项。然而,实现高速磨削不仅需要高速磨床、高速砂轮,而且需要揭示高速磨削机理,掌握不同材料、不同工艺条件下的高速磨削性能,才能综合有效地控制磨削质量、效率和成本,并为高速磨床和高速砂轮的优化设计、提高它们的可靠性和使用寿命等提供基础数据和科学依据。 由于探究高速外圆磨削工艺、开发高速精密外圆磨床、测试高速外圆磨削环境下的磨削力、磨削热等相关力学物理性能等具有很大的难度,目前的高速磨削研究主要涉及平面磨削。 为此,本文的主要目的和研究工作在于,针对钛合金等难加工材料,基于DEFORM-3D软件,开展高速外圆磨削的仿真研究;提出高速外圆磨削过程部分力学物理性能的测试方法;在自行研制的高速外圆磨床上搭建磨削力、磨削热、磨削功率、材料去除率等的测试平台;基于仿真研究结果,开展高速磨削工艺参数的优化试验,初步掌握不同材料、不同工艺条件下的磨削力、磨削功率、磨削效率和磨削表面质量等的基础数据和相关规律。 论文的主要成果及创新点在于: (1)提出和构造了高速外圆磨削仿真模型,其中包括几何模型、运动模型和工艺模型,基于该仿真模型开展的高速磨削机理研究、工艺参数及其组合优化等研究成果,为开展高速外圆磨削工程试验奠定了理论基础,并可减少工程试验的盲目性和试验成本; (2)相关研究结果表明,单颗磨粒高速外圆磨削的成屑过程经历了滑擦→耕犁→成屑→滑擦四个状态,不同的砂轮线速度Vs与磨削深度ap将影响不同状态和阶段在磨削过程中的比例,进而影响高速外圆磨削的材料去除率及其表面质量: (3)高速外圆磨削温度的相关研究结果表明,当砂轮线速度Vs180m/s时,随砂轮线速度的提高,磨削温度先呈逐步递增趋势,当K达到某一界限值后呈逐步递减趋势,该现象类似于“萨洛蒙”曲线的变化规律,如对于钛合金该界限值为Vs=120m/s;当Vs180m/s后,随砂轮线速度的提高,磨削温度又呈上升趋势,但限于本研究论文的时间和试验条件,不同材料的相关数据尚不充分,其中发生的现象和客观规律有待于进一步的研究与验证。
【学位授予单位】:东华大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TG580.6

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