基于尺度效应的超声珩磨磨削力建模及仿真.pdf

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1、第3期组合机床与自动化加工技术No．32016年3月ModularMachineTool&AutomaticManufacturingTechniqueMar．2016文章编号：1001—2265(2016)03—0064—03DOI：10．13462／j．cnki．mmtamt．2016．03．018基于尺度效应的超声珩磨磨削力建模及仿真叶林征，祝锡晶，王建青，郭策(中北大学山西省先进制造重点实验室，太原030051)摘要：为从微观研究功率超声珩磨机理，考虑了材料的尺度效应，采用基于细观机制的应变梯度塑性理论(MSG)

2、，建立了单油石磨削力模型及比磨削能模型，并对其进行了仿真分析。结果表明：考虑尺度效应时磨削力有所增大。对磨削力影响最大的参数是珩磨深度，珩磨深度低至某一阈值(约1．4gm)后，随着珩磨深度的继续减小，磨削力呈现非线性增大的趋势。当珩磨深度低于4．gm继续降低时，比磨削能也会非线性增大。因此，材料在微尺度时变得难以切除。关键词：超声珩磨；尺度效应；磨削力模型；比磨削能中图分类号：TH162；TG580．67文献标识码：AModelingandSimulationofGrindingForceonUltrasonicHoni

3、ngBasedontheScaleEffectYELin—zheng，ZHUXi-jing，WANGJian—qing，GUOCe(KeyLaboratoryforAMTofShanxi，NorthUniversityofChina，Taiyuan030051，China)Abstract：Inordertoresearchthemechanismofpowerultrasonichoningfromthemicrocosmic，consideringthescaleeffectofthematerial，usingth

4、estraingradientplasticitytheorybasedonthedislocationmechanism(MSG)，establishingasinglewhetstonegrindingforcemodel，thespecificgrindingenergymodel，thensimulatingandanalyzingthem，simulationresultsshow：thesametrendwithaseriesofothermicro—cuttingresearches．Themostinfl

5、uentialparameteronthegrindingforcemodelishoning—depth，whenhoning—depthreducestoacertainthreshold(about1．4m)，withthehoning—depthcontinuingtodecrease，grindingforceshowsthetrendofnonlinearincrease．Whenthehoning—depthislessthan4．mthendecreases，thespecif-icgrindingene

6、rgyalsoincreasesnonlinearly．Therefore，thematerialbecomesdificulttoremovalunderthemicroscale．Keywords：ultrasonichoning；scaleeffect；grindingforcemodel；specificgrindingenergy对于超声珩磨磨削力模型的介绍却并不多。李力钧将0引言磨削力划分为切削力和摩擦力，建立了磨削力的数学功率超声珩磨是一种新型的精密加工方法，具有模型。谢桂芝等研究了工程陶瓷磨削过程中发生磨

7、削力小、珩磨温度低、加工效率高等优点J，广泛应塑性变形去除和脆性断裂去除的临界条件，分别建立用于汽车和坦克缸体及缸套加工中，具有广阔的应用了对应的磨削力模型。刘振等考虑了材料的应变前景。近年来，科学家们广泛地从实验中观察到微尺率，建立了超声珩磨磨削力模型。度下材料表现出来的尺度效应，即加工材料的非均匀综上所述，超声珩磨深度降低到微米级，被加工材塑性变形的特征长度处于微米级时，材料的行为会显料会不可避免地表现出尺度效应，但目前还未见其相著区别于宏观尺度下的材料。1994年，Fleek等在细关研究。本文基于超声珩磨加工机理，

8、应用基于细观铜丝扭转试验中观察到，铜丝直径从170／zm减小至机制的应变梯度塑性理论(MSG理论)，考虑材料尺度learn，其无量纲扭转硬化几乎增加了两倍。1998效应，建立磨削力的模型，并对其进行数值仿真，分析年，在A．G．Evans和Stolken的超薄梁弯曲实验中观察尺度效应对磨削力及比磨削能的影响。到，随着薄