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超高速磨削机理的研究

作 者: 卢春强
导 师: 戴惠良
学 校: 东华大学
专 业: 机械制造及其自动化
关键词: 超高速磨削 磨削温度 磨削热 比磨削能 磨削液
分类号: TG580.614
类 型: 硕士论文
年 份: 2007年
下 载: 506次
引 用: 5次
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内容摘要


超高速磨削突破了传统磨削的概念,可集粗精加工于一身,达到可与车、铣和刨削等切削加工方法相媲美的金属磨除率,而且能实现对难磨材料的高性能加工,被誉为现代磨削技术的高峰。目前我国在超高速磨削的基础性理论和试验研究还不够深入,在很大程度上阻碍了其在我国的发展和应用,本文对超高速磨削机理中的若干问题进行了深入的探讨研究,以期为我国超高速磨削技术水平的提高提供理论基础。论文首先在大量查阅相关文献的基础上综述了超高速磨削国内外的发展历程和现状,总结了超高速磨削的特点和优越性,阐述了超高速磨削在高效深磨、外圆磨削、点磨削及硬脆材料和难磨材料上的应用,并对课题意义进行了论述。其次,根据超高速冲击机理和超高速磨削实验结果,构建了“超高速磨削准流动相冲击成屑模型”,提出了超高速磨削条件下磨屑形成的新机理。普通磨削是靠磨粒切削刃对材料的剪切作用而达到去除材料的目的,而超高速磨削是靠磨粒对工件材料的高速冲击,在磨粒前下方形成一椭球状的高温、高压流动相,该流动相内的流动相物质在磨粒的高速挤压下从磨粒的前端溢出并随磨粒的运动而被带出磨削区、形成磨屑。因此超高速磨削最大未变形切屑厚度极小、磨削力小、砂轮耐用度高、磨削接触区温度高而烧伤层浅、材料去除率高。然后,结合高效深磨的特点,研究了高效深磨的热模型,并用实验方法和理论计算方法对其磨削区温度和磨削点温度进行了深入分析与研究,表明在磨削区的磨削温度足以使磨粒刃下方局部非常小范围内的被磨材料在瞬间发生高温软化,出现准流动相甚至流动相,证明了本文所构建的“超高速磨削准流动相冲击成屑模型”是正确的。另外,应用比磨削能构成理论,分析了超高速磨削的能量消耗,对超高速磨削条件下比磨削能的影响因素进行了一定的分析。最后,研究了超高速磨削中磨削热的产生及其影响,简要介绍了将磨削液注入磨削区的常用方法,通过揭示超高速磨削弧区的换热机理,着重介绍了径向射流冲击磨削弧区强化换热,并通过实验对普通供液和径向射流沖击供液的换热效果作了全面的对照比较。

全文目录


摘要  5-7
ABSTRACT  7-13
第一章 绪论  13-24
  1.1 超高速磨削技术的发展概况  13-17
    1.1.1 欧洲超高速磨削的发展状况  13-14
    1.1.2 美国超高速磨削的发展状况  14-15
    1.1.3 日本超高速磨削的发展状况  15-16
    1.1.4 我国超高速磨削发展的状况  16-17
  1.2 超高速磨削的特点和优越性  17-19
    1.2.1 超高速磨削的特点  17-18
    1.2.2 超高速磨削的优越性  18-19
  1.3 超高速磨削的应用  19-22
    1.3.1 高效深磨  19
    1.3.2 超高速外圆磨削  19-20
    1.3.3 超高速点磨削  20-21
    1.3.4 硬脆材料与难加工材料超高速磨削  21-22
  1.4 本课题的提出和意义以及主要研究内容  22-24
    1.4.1 本课题的提出和意义  22-23
    1.4.2 本文的主要内容  23-24
第二章 超高速磨削准流动相冲击成屑模型构建  24-35
  2.1 引言  24-25
  2.2 超高速磨削中的绝热剪切  25-27
    2.2.1 绝热剪切的概念  25
    2.2.2 绝热剪切带的特征  25-26
    2.2.3 绝热剪切临界磨削条件  26-27
  2.3 脆性材料静态压痕实验  27-29
  2.4 脆性材料的高速超高速磨削实验  29-32
    2.4.1 实验条件  29
    2.4.2 实验结果及分析  29-32
  2.5 超高速磨削准流动相冲击成屑模型的构建  32-34
  2.6 本章小结  34-35
第三章 超高速磨削热模型和磨削温度  35-49
  3.1 引言  35-37
  3.2 圆弧热源模型  37-39
  3.3 热流分布模型  39-44
    3.3.1 均匀热流模型  39-40
    3.3.2 三角形分布热流模型  40-41
    3.3.3 磨削区热量分配  41-43
    3.3.4 磨削区温度估算  43-44
  3.4 磨削温度测量  44-48
    3.4.1 实验装置及条件  44
    3.4.2 实验结果与分析  44-48
  3.5 本章小结  48-49
第四章 超高速磨削比磨削能研究  49-61
  4.1 引言  49
  4.2 比磨削能的构成分析  49-54
    4.2.1 比磨削能的构成  49-50
    4.2.2 滑擦力和比滑擦能  50-52
    4.2.3 耕犁和比成屑能  52-54
  4.3 未变形切屑厚度与比磨削能的关系  54-56
  4.4 磨削参数对比磨削能的影响  56-60
    4.4.1 砂轮磨削速度的影响  56-57
    4.4.2 磨削深度的影响  57-58
    4.4.3 材料去除率的影响  58-59
    4.4.4 工件速度的影响  59
    4.4.5 砂轮修整对比磨削能的影响  59-60
  4.5 本章小结  60-61
第五章 超高速磨削中磨削热的研究及对策  61-75
  5.1 引言  61-63
  5.2 超高速磨削冷却液的应用  63-69
    5.2.1 磨削液的种类和作用  63
    5.2.2 常用的磨削液注入方法  63-69
  5.3 径向射流冲击磨削弧区强化换热  69-74
    5.3.1 超高速磨削弧区的换热机理  69-71
    5.3.2 径向射流冲击磨削弧区强化换热装置  71-73
    5.3.3 径向射流冲击磨削弧区强化换热的实验研究  73-74
  5.4 本章小结  74-75
第六章 总结与展望  75-77
  6.1 总结  75-76
  6.2 展望  76-77
参考文献  77-82
攻读硕士学位期间发表的学术论文  82-83
致谢  83

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属切削加工及机床 > 磨削加工与磨床 > 一般性问题 > 磨削加工工艺 > 一般方法 > 高速磨削
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