超高速点磨削论文：超高速点磨削成型机理与砂轮磨损仿真研究

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1、超高速点磨削论文：超高速点磨削成型机理与砂轮磨损仿真研究【中文摘要】超高速磨削由于其在超精密加工应用中已经表现出独特优势成为近年来磨削发展的主要方向之一,快速点磨削则是由德国勇克机床公司在上世纪九十年代开发研制的新技术,该技术在国内已有使用,并取得了良好的经济效益。东北大学先进制造研究所在国家自然基金的资助下将超高速磨削与快速点磨削结合而开始了超高速点磨削加工的研究。超高速点磨削工艺的工作原理是：在水平和垂直两个方向上,要求砂轮轴线与工件轴线形成夹角。是使砂轮与工件间理论上是一点接触,在数控装置控制下砂轮精确进给,完成整个外圆表面的磨削。快速

2、点磨削过程中点磨削变量角的存在,使得砂轮与回转形工件表面形成理论上的点接触,经过实践证明,这种加工方法具有较好的效率和经济性。但是对于这种加工方法的理论研究和工艺系统的建立仍处于近乎空白阶段。与传统磨削方法相比,超高点速磨削的成型机理更为复杂,由于变量角度的存在其磨削几何学,砂轮磨损特性等与常规磨削方式有很大的区别。点磨削变量角将显著影响磨削区形状、面积、方位,因而也将影响磨削力、磨削热、工件表面的完整性及砂轮磨损特性等目前尚未有公认的结论,但加工机理是如何提高加工精度和质量以及对加工过程进行控制的关键,因而其加工过程中特有的角度对磨削加工过

3、程和砂轮磨损造成什么样的影响是一个让人们比较关心的问题。本文在针对上述两点进行了如下研究：(1)总结了超高速磨削技术和工艺的发展状况、特点及应用状况,在此基础上从磨削几何学的角度入手对点磨削进行分析,推导出点磨削砂轮的加工工件时最大接触弧长以及未变形切屑厚度等参数,对各种加工参数对磨削几何参数的影响做了相关分析和仿真并得出相关结论。(2)根据磨削几何学所求的几何参数和实际加工特点,对磨削过程中砂轮工件的接触区域进行了相关研究和仿真,得出了砂轮工件接触区域随加工条件的不同而变化的情况,并根据接触区域形状进行简化后得出接触面积的计算公式,并于普通

4、砂轮的接触面积进行比较,对后续进行磨削机理有基础铺垫作用。(3)结合金属材料在高应变率和高温下的非线性的本构关系,研究了在超高速点磨削加工条件下的磨削机理,得出了砂轮偏转角度对加工机理的影响。对超高速磨削加工机理进一步研究,并采用ABAQUS软件进行了仿真验证。(4)对超高速点磨削砂轮磨损进行了相关研究,在总结砂轮磨损规律和特性的基础上结合超高速点磨削的加工特点给出了超高速点磨削砂轮磨损后的形态,并计算了其对磨削加工造成的切深损失。(5)综合考虑超高速点磨削的特性,得出超高速点磨削加工与普通加工相比的优点和缺点,为超高速点磨削的进一步研究提供

5、了一定的参考。【英文摘要】Ultra-speedgrindingisoneofthehottestareasofgrindingresearchforitsparticularadvantageswhichhadbeenprovedintheUltra-precisionmachining.QuickpointgrindingtechnologywasdevelopedbyJunkMachinecompanyinthelast90s.Ultra-speed-pointgrindingiscreatedbyNortheasternUnivers

6、ityofChinaunderthesponsorofNationalNatureFund.Butthetheoreticalstudyofitscuttingmechanismisstillblank,alsoforitsprocesssystems.Thebasicworkingprincipleofultra-speed-pointgrindingis:thereareanglesbetweentheaxisofworkpieceandtheaxisofwheelintwodirections,bothinthehorizontalpl

7、aneandintheverticalplane.Thepurposeismakingthecontactareaofthewheelandtheworkpiecebeingonlyapoint.AndthegrindingwheelcanbecontrolledbyCNCsystemtogrindthewholecomplicatedcylindricalsurface.Sincethepoint-grindinganglesexistenceinquick-pointgrinding,itisthepointcontactbetweent

8、hewheelandthework-piece.Thistypeofmachiningcouldenhanceefficiencyandreducecost,the