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砂带磨削参数采集实验装置的研制

周鹏  
【摘要】: 砂带磨削属于涂附磨具磨削的一种形式,它是机械产品的终极加工工序,是机械零件加工中的主要工艺之一,砂带磨削对于被加工零件表面质量的优劣起着决定性的作用。 砂带磨削过程是一个复杂的多变量影响过程,它包括磨削烧伤、微裂纹、残余应力、振动等众多因素,而磨削力和磨削温度是作为磨床设计及技术改进的重要依据;是认识磨具与工件相互作用的性质,合理运用磨削工艺,提高工件表面加工质量的重要参数;是监测和识别磨削过程,诊断磨削状态,以及完成磨削过程的自适应控制的重要工具。 磨削加工中所消耗的能量大部分转化为热量,这些热量在磨削弧区内以热传导、热交换的形式传入到工件、砂带、冷却液、磨屑[1]。尽管砂带磨素有“冷态”磨之称,但当砂带磨损后或磨削某些传热系数小,而摩擦系数大的材料(如钛)时,传入到工件中的热量超过一定温度值时,仍有可能发生磨削烧伤、甚至是热裂纹的现象。所以磨削温度是直接影响工件的加工表面质量、加工精度和加工效率的工艺参数之一。 磨削力是表征磨削情况的一个主要参数,不仅影响加工系统的变形,而且也是磨削过程中造成能量消耗、产生磨削热量及磨削振动的重要原因。磨削力的大小对磨削效率、磨削加工精度、磨削表面质量、砂带耐用度等质量指标均有直接影响。 在复杂的磨削加工过程中,实时采集两参数(磨削力、磨削温度)有助于研究两参数的变化规律和各个参数之间关系;可以识别和监测磨削状态(磨削功率、烧伤等)、分析系统工艺因素对磨削质量的影响,从而预测磨削结果、优化工艺参数(磨削速度、进给量等)以确保达到磨削加工的精度要求。 本论文深入研究了磨削热和磨削力的形成机理,它们在工件内的分布以及与其它相关工艺参数的关系,这是实时检测磨削力、磨削温度两参数的理论依据和技术基础。 针对目前夹丝测温和相位扭矩测力在现场测试受到一定限制的弱点,本论文设计利用电机输出功率和电机负载率来定性、定量的测磨削力以及非接触式测温度的数据采集系统。在保证精度的前提下,与传统的测试方式相比,本系统在实时性、移植性方面有更广阔的应用前景


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