加压内冷却开槽砂轮研制及磨削性能研究

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1、学校代码10530学号201510161652分类号TH16密级公开硕士学位论文加压内冷却开槽砂轮研制及磨削性能研究学位申请人鲁鑫焱指导教师彭锐涛教授学院名称机械工程学院学科专业机械工程研究方向先进制造工艺及装备二〇一八年五月湘潭大学硕士学位论文FabricationandGrindingPerformanceofaPressurizedInternal-coolingSlottedGrindingWheelCandidateXinyanLuSupervisorProf.RuitaoPengCollegeSchoolofMechanicalEn

2、gineeringProgramMechanicalEngineeringSpecializationAdvancedManufacturingTechnologyandEquipmentDegreeMasterofEngineeringUniversityXiangtanUniversityDateMay,2018I湘潭大学硕士学位论文II湘潭大学硕士学位论文摘要磨削加工作为一种常用的精加工方式，在航空、宇航和造船等行业有着广泛的应用。在平面磨削过程中，在磨削区会产生大量的热量，冷却液进入磨削区域困难，这对加工表面完整性、零件加工精度和砂轮使

3、用寿命造成严重影响。因此，探索有效的高效磨削冷却技术，提高磨削效率和加工表面质量具有重要意义。本文结合内冷却液技术、射流喷射技术和断续磨削技术的优势，制备了新型加压内冷却开槽砂轮。设计制备了可更换的磨粒环；在对砂轮设计过程中，优化了砂轮内部内流道结构，采用曲线型内流道结构；调整磨粒环上的磨粒区域与内流道出口的相对位置研究不同内流道出口位置对磨削温度及磨削表面完整性的影响。主要研究内容如下：第一，设计砂轮整体结构，并建立有限元模型对内流道进行优化设计，并对最终确定的砂轮尺寸进行强度分析及变形分析，确保砂轮设计的可行性。第二，对砂轮内部流场采用有限

4、元模拟的方式研究不同砂轮旋向、不同砂轮转速及不同冷却液压力下的砂轮喷射效果，对砂轮旋向、砂轮转速及冷却液压力之间的联系进行研究，为下文进行磨削实验研究提供一定依据。第三，采用有限元模拟的方式，重点研究砂轮磨削过程中的磨削温度变化情况，对比了内流道出口位置位于磨粒间隔区和位于正对磨粒区对砂轮磨削过程中降温效果的优劣，证明了内流道出口位置位于磨粒间隔区域能更好的对热量进行疏导。第四，开展加压内冷却开槽砂轮磨削GH4169高温合金的实验研究，对比分析了砂轮转速、冷却液压力时及内流道出口位置对磨削温度、表面粗糙度、表面形貌、表面显微硬度及表面残余应力的

5、影响。证明了内流道出口位置位于间隔区域时的砂轮具有更好的磨削性能，能获得更低的磨削温度和更为优异的表面完整性。关键词：镍基高温合金；加压内冷却；开槽砂轮；有限元模拟；表面完整性III湘潭大学硕士学位论文AbstractAsacommonlyusedfinishingmethod,grindinghasbeenwidelyusedintheaviation,aerospaceandshipbuildingindustries.Inthesurfacegrindingprocess,alargeamountofheatisgeneratedinth

6、egrindingarea,anditisdifficultforthecoolanttoenterthegrindingarea,whichhasaseriousiMPactonthemachiningsurfaceintegrity,thepartmachiningaccuracy,andtheservicelifeofthegrindingwheel.Therefore,itisofgreatsignificancetoexploreeffectiveandefficientcoolingtechnologiesandimprovegri

7、ndingefficiencyandsurfacequality.Basedontheinternal-cooling,highpressurejetcoolingandintermittentgrinding,thispaperdesignsandpreparesapressurizedinternalcoolingintermittentgrindingwheel.Theworkingareaofthegrindingwheelwasseparatedandareplaceableabrasiveringwasprepared.Theinn

8、erchannelstructurewasoptimized,andthecurvedflowchannelwasadopted.Inordertof