超高速磨削砂輪氣流場的基礎(chǔ)研究.pdf

1、超高速磨削突破了傳統(tǒng)磨削的概念，它集極高的加工效率和加工質(zhì)量于一身。同時，它能夠高效率地對硬脆材料實現(xiàn)延性域磨削，對高塑性和難磨材料也有良好磨削表現(xiàn)。因此，使用CBN磨料磨具的超高速磨削技術(shù)是最新的高效率磨削技術(shù)，被譽為現(xiàn)代磨削技術(shù)的高峰，是先進(jìn)制造技術(shù)的前沿之一。 超高速磨削與同普通磨削加工相比的一個重要特點就是砂輪速度有了成幾倍的提高。這帶來了超高速磨削的優(yōu)越表現(xiàn)，但同時也產(chǎn)生了實際應(yīng)用中的一些技術(shù)難題。其中，高速氣流阻礙冷

2、卻液供給的“氣障”問題，即成為超高速磨削的瓶頸技術(shù)問題。本文以超高速磨削氣流場為核心，圍繞氣流場的數(shù)學(xué)建模與仿真和氣流場分布以及影響因素等進(jìn)行了系統(tǒng)的基礎(chǔ)性理論和實驗研究，以期為實現(xiàn)超高速磨削液有效供給提供研究基礎(chǔ)。本文主要研究工作包括以下幾個方面： (1)論述了國內(nèi)外超高速磨削技術(shù)的發(fā)展概況，以及國內(nèi)外超高速磨削技術(shù)實際應(yīng)用和最新成就。對超高速磨削氣流場的研究方法和進(jìn)展以及相關(guān)理論進(jìn)行了系統(tǒng)的分析和綜合評述，闡述了課題的意義。

3、 (2)在對超高速磨削砂輪氣流空氣動力學(xué)和磨削機理的分析基礎(chǔ)上，就流體計算公式N-S方程進(jìn)行了簡化處理，給出了超高速磨削砂輪氣流場的計算公式。結(jié)合流體力學(xué)和仿真技術(shù)的研究成果，利用ANSYS軟件，對2維和3維超高速磨削氣流場進(jìn)行了計算機模擬和仿真研究，其仿真結(jié)果與實驗結(jié)果相接近，為超高速磨削氣流場的仿真研究提供了方法。 (3)分析了冷卻液在磨削區(qū)的流體動壓效應(yīng)，并提出潤滑引入力的概念，通過有限差分法進(jìn)行計算機程序求解。使

4、用VC++程序設(shè)計語言，結(jié)合OpenGL函數(shù)庫編制出了計算磨削區(qū)中的流體動壓力的三維分布的通用軟件，并對其進(jìn)行了理論分析和仿真。仿真結(jié)果與有關(guān)研究結(jié)果相一致。 (4)在國內(nèi)首次進(jìn)行了基于粒子速度成象(PIV)儀的超高速磨削氣流場實驗研究。設(shè)計了實驗方案和相關(guān)實驗裝置，并進(jìn)行了多變化條件的大量實驗和數(shù)據(jù)采集，提出實驗數(shù)據(jù)和圖象的處理方法。其實驗結(jié)果可為超高速磨削氣流場研究提供重要參考性的實驗數(shù)據(jù)。 (5)在理論分析和實驗的

5、基礎(chǔ)上，對采用粒子速度成像儀進(jìn)行實驗獲得的數(shù)據(jù)使用FlowMap、Tcplot、Matlab軟件系統(tǒng)進(jìn)行處理，將其轉(zhuǎn)化為可供定性和定量分析的矢量圖、流線圖、等值速度場圖和三維速度場圖以及不同截面的速度分布曲線圖。對其實驗結(jié)果進(jìn)行了綜合對比分析與討論，初步驗證了本文的理論分析和仿真研究的正確性，得到多種因素對于超高速磨削氣流場影響的一般規(guī)律。 (6)綜合本文的理論分析和實驗研究，參考前人的研究工作，討論了氣障對超高速磨削液供給的影