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基于多参数的微量冷却润滑高速磨削研究

作　者: 韩小燕
导　师: 孟广耀
学　校: 青岛理工大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 高速磨削气障层表面粗糙度 MQL冷却方法磨削弧区
分类号: TG580.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着科技与生产之间的关系日益密切,各种新型加工理念也在不断的渗透于机械加工的各个领域,同时资源浪费与环境污染也成为了人们热切关注的问题,目前机械加工行业正朝着节能、环保、高效方向发展。磨削加工作为一种重要的加工方法,以其独特的方式可以使加工表面达到较高的质量,因此通常被用于半精加工与精加工环节。随着科技的发展,各种高速磨削加工与超精密加工成为磨削0加工的发展趋势,因此需要配以更加科学的冷却系统,以减少热烧伤现象与裂纹的产生,从而达到更高的磨削质量。目前,磨削领域所运用的冷却方式主要是浇注式冷却,在少数情况下使用干式磨削,这两种方法均有着不可避免的缺点。浇注式冷却方法既浪费资源又污染环境,并且磨削液中仅有极少部分进入磨削区,不能充分发挥冷却作用。干式磨削是指不使用任何冷却液的加工方法,该方法极易造成加工表面热烧伤,严重影响工件的表面完整性。在此情况下,MQL冷却方法应运而生,将少量磨削液与高压气体混合,以气雾的形式喷射到磨削区,使磨削液充分的吸收磨削区的热量,既不会产生污染又不会浪费资源,因而成为目前磨削领域十分重视的一种冷却方式。本文主要通过以下三个部分,对MQL高速磨削展开研究。首先进行了理论分析,通过学习总结国内外关于高速磨削与MQL冷却方法的理论知识,分析磨削原理与该冷却方法的特点,继而论述了在高速磨削加工中使用MQL冷却方法的可行性。继而进行了大量深入的实验研究,包括了MQL可行性分析实验、关于加工质量的正交实验法研究、关于MQL高速磨削过程的研究三个部分,通过设计实验方案,科学的测量数据,对磨削热、磨削力、加工硬化程度、表面粗糙度、微观形貌等各个方面进行了全面细致的分析研究,论证了MQL冷却方法中三个主要参数对高速磨削影响的显著性问题。最后进行了仿真模拟分析,根据理论知识总结出了MQL高速磨削过程中的磨削热数学模型,建立了磨削区热模型,并设计实验进行了验证。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-9
第1章绪论  9-17
  1.1 引言  9
  1.2 高速磨削加工技术的概念与特点  9
  1.3 高速磨削技术的历史与国内外发展  9-11
  1.4 高速磨削关键技术与磨削液供给方式的发展  11-14
    1.4.1 高速磨削关键技术的研究发展  11-13
    1.4.2 高速磨削供液方式的研究与发展  13-14
  1.5 绿色制造与MQL 切削的提出和发展  14-15
  1.6 本文研究的内容和意义  15-17
第2章 MQL 高速磨削的可行性分析  17-25
  2.1 磨削过程及高速磨削加工机理  17-18
  2.2 高速磨削砂轮气障层的产生及对冷却方式的影响  18-19
  2.3 高速磨削时砂轮应力分析及砂轮选择  19-20
    2.3.1 高速磨削时砂轮应力分析  19
    2.3.2 高速磨削时砂轮选择  19-20
  2.4 磨削区热量计算模型分析理论  20-23
  2.5 磨削液的分布  23
  2.6 MQL 用于高速磨削时的可行性分析  23-24
  2.7 本章小结  24-25
第3章 MQL 高速磨削的可行性实验分析  25-41
  3.1 实验目的  25
  3.2 实验模型  25-26
  3.3 实验方案  26
  3.4 实验参数选择  26-29
    3.4.1 实验加工材料的选择  26-27
    3.4.2 加工参数的选择  27
    3.4.3 不同冷却系统参数确定  27-29
  3.5 实验仪器介绍  29-33
    3.5.1 数控平面磨床K-P36  29-30
    3.5.2 Bluebe 微量供油系统  30-31
    3.5.3 电子扫描显微镜S-3500N  31-32
    3.5.4 表面形貌分析仪  32-33
  3.6 实验过程与结果分析  33-40
  3.7 本章小结  40-41
第4章 MQL 高速磨削加工质量的正交实验法研究  41-54
  4.1 实验目的  41
  4.2 实验仪器与实验材料  41
  4.3 选择并制作正交表  41-46
    4.3.1 挑选因素，确定水平  41-43
    4.3.2 选择正交表，进行表头设计  43-46
  4.4 实验数据采集与结果的方差分析  46-52
    4.4.1 实验数据采集  46-47
    4.4.2 正交实验设计结果的方差分析  47-52
  4.5 本章小结  52-54
第5章 MQL 冷却方式对高速磨削过程的影响  54-76
  5.1 实验目的  54
  5.2 实验方案  54-55
  5.3 实验仪器与材料  55-58
    5.3.1 磨削测力仪  55-57
    5.3.2 显微维氏硬度计  57-58
    5.3.3 Thermovision A20M 红外热像仪  58
    5.3.4 实验材料  58
  5.4 磨削力的数据采集与分析研究  58-66
    5.4.1 实验过程与数据采集  58-62
    5.4.2 实验数据分析  62-66
  5.5 磨削热的数据采集与分析研究  66-71
    5.5.1 实验过程与数据采集  66-69
    5.5.2 实验数据分析  69-71
  5.6 硬度的数据采集与分析研究  71-75
    5.6.1 实验过程与数据采集  71-73
    5.6.2 实验数据分析  73-75
  5.7 本章小结  75-76
第6章 MQL 高速磨削加工磨削热模型  76-83
  6.1 圆弧热源模型建立  76-78
  6.2 关于高速磨削使用MQL 冷却方式热分配问题  78-79
  6.3 磨削热实验  79-80
    6.3.1 实验目的  79
    6.3.2 实验条件与模型  79-80
    6.3.3 实验方案  80
  6.4 实验数据采集与分析  80-82
    6.4.1 实验数据采集  80-81
    6.4.2 实验数据分析  81-82
  6.5 本章小结  82-83
第7章工作总结与展望  83-85
  7.1 工作总结  83
  7.2 工作展望  83-85
参考文献  85-88
攻读硕士学位期间完成的学术论文及参加的科研项目  88-89
致谢  89

基于多参数的微量冷却润滑高速磨削研究

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