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超高速数控点磨削成型机理与砂轮磨损仿真研究

作　者: 王金宝
导　师: 巩亚东
学　校: 东北大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 快速点磨削超高速数控点磨削接触区砂轮磨损表面粗糙度
分类号: TG596
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

超高速数控点磨削是超高速磨削的一种更为先进、高效的磨削方式,融合了数控技术、CBN砂轮技术和超高速磨削技术等先进技术。点磨削具有磨削力小、磨削温度低等优点,主要用于轴类零件的加工。目前已在国外汽车、机床及工具制造业中取得应用,但仍处于起步发展阶段,特别是对其磨削机理、磨削质量控制等方面的研究及相关技术信息鲜见报道。我国少数汽车制造企业针对特定零件的加工也全套引进了这一工艺及设备,但由于不掌握其核心技术及理论,不能进行工艺开发,应用范围有限。因此该项新工艺的许多关键技术及理论、新的应用领域有待于进一步开发和研究。超高速数控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。目的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,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。本文首先阐述了超高速磨削技术和快速点磨削工艺的发展状况、特点及应用状况,总结了快速点磨削的相关技术和机床特性,并结合点磨削工艺的实际发展状况提出本课题的研究意义、研究内容等。在对超高速数控点磨削工艺的原理和机理特征进行剖析的基础上,对超高速数控点磨削及其砂轮特性进行较深入研究,重点研究了点磨削砂轮磨削刃的结构特征。其次,侧重于从磨削几何学的角度对点磨削进行分析,通过对其进行建模,推导出砂轮当量直径、最大接触弧长以及未变形切屑厚度等参数,对点磨削接触区域进行了分析与仿真,分析总结出了点磨削变量角和磨削深度对点磨削接触区域的形状和面积的影响规律。再次,结合超高速数控点磨削的特点,通过对点磨削砂轮的磨损特性的分析,研究了点磨削砂轮磨损的主要影响因素,得出点磨削砂轮磨损的规律和趋势,提出了减小砂轮磨损的途径。最后,对点磨削精度和表面质量特性进行分析研究。对点磨削过程中工件的尺寸精度和表面粗糙度进行了研究,分析了一些主要参数对它们的影响规律,探讨了提高尺寸精度和降低表面粗糙度的措施。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-12
第1章绪论  12-23
  1.1 超高速磨削技术发展概述  12
  1.2 超高速磨削的特点与应用  12-16
    1.2.1 超高速磨削的特点  12-13
    1.2.2 超高速磨削的应用  13-16
  1.3 快速点磨削工艺的概述  16-20
    1.3.1 快速点磨削工艺的发展状况  16-17
    1.3.2 快速点磨削的特点概述  17
    1.3.3 快速点磨削相关技术与机床特点  17-20
  1.4 课题的提出与研究意义  20-21
  1.5 论文的主要研究内容  21-23
第2章点磨削及其砂轮特性研究  23-33
  2.1 超高速数控点磨削的原理与机理特征  23-24
    2.1.1 超高速数控点磨削工艺的原理  23-24
    2.1.2 超高速数控点磨削的机理特征  24
  2.2 超高速数控点磨削工艺的应用研究  24-27
    2.2.1 难加工材料的超高速数控点磨削  24-26
    2.2.2 复杂回转表面的点磨削加工  26-27
    2.2.3 面向绿色制造的点磨削加工  27
  2.3 超高速数控点磨削砂轮  27-33
    2.3.1 磨料和结合剂的选择  27-29
    2.3.2 点磨削砂轮基体的设计和选择  29-31
    2.3.3 点磨削砂轮磨削刃的结构特征  31-33
第3章点磨削的几何学分析与仿真  33-52
  3.1 点磨削几何学特征  33-40
    3.1.1 砂轮当量直径  33-35
    3.1.2 砂轮—工件接触弧长  35-36
    3.1.3 磨粒未变形切屑厚度  36-38
    3.1.4 砂轮周边各点切削深度  38-40
  3.2 点磨削接触区域分析  40-52
    3.2.1 点磨削接触区形状和面积公式  40-47
    3.2.2 接触区面积与各主要参数关系分析  47-51
    3.2.3 点磨削接触区域对磨削过程的影响  51-52
第4章点磨削砂轮磨损特性分析  52-65
  4.1 砂轮磨损机理分析  52-56
    4.1.1 砂轮磨损机理分析现状  52
    4.1.2 砂轮磨损形式及原因  52-55
    4.1.3 砂轮磨损特征  55-56
  4.2 点磨削砂轮磨损特性分析  56-58
    4.2.1 CBN磨料砂轮的磨损特性  56-57
    4.2.2 点磨削砂轮的磨损特性  57-58
  4.3 快速点磨削过程中的磨削力  58-63
  4.4 点磨削砂轮磨损规律分析  63-65
    4.4.1 点磨削砂轮的磨损规律  63-64
    4.4.2 减小点磨削砂轮磨损的途径  64-65
第5章点磨削精度与表面质量特性研究  65-74
  5.1 点磨削尺寸精度分析  65-69
    5.1.1 外圆纵向磨削尺寸生成机理  65-67
    5.1.2 点磨削外圆尺寸生成机理  67-68
    5.1.3 提高点磨削尺寸精度的措施  68-69
  5.2 点磨削表面粗糙度分析  69-74
    5.2.1 磨削表面粗糙度的影响因素  69-70
    5.2.2 点磨削表面粗糙度与主要影响参数的关系  70-73
    5.2.3 降低点磨削表面粗糙度的措施  73-74
第6章结论与建议  74-76
  6.1 结论  74
  6.2 建议  74-76
参考文献  76-80
致谢  80

超高速数控点磨削成型机理与砂轮磨损仿真研究

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