磨削淬硬溫度場分析及其工藝參數(shù)確定方法研究.pdf

1、磨削淬硬工藝是利用磨削熱對非淬硬鋼進行表面淬火的新型復合加工工藝。鑒于其潛在的應用前景,磨削淬硬加工質量的預測和主動控制逐漸成為該技術的研究主題之一。本文利用磨削淬硬實驗研究和數(shù)值模擬相結合的方法,為優(yōu)化工藝參數(shù)和主動控制淬硬效果提供了必要依據(jù),主要研究內容如下:
　　 在MKL7120×6型強力磨床上進行了磨削淬硬實驗研究,對磨削力、淬硬層深度進行了測量,利用TH5104R型紅外熱像儀對磨削溫度場進行了跟蹤測量,在進給速度小于

2、10mm/s的工況下得到了穩(wěn)定清晰的熱圖像。
　　 將磨粒的數(shù)理統(tǒng)計結果應用于有效磨粒平均切入深度、磨粒實際接觸面積、磨削平均切削斷面積等動態(tài)磨削參數(shù)的計算,并利用磨削力的尺寸效應對原有磨削力計算模型進行了修正,理論結果與實驗結果的相對誤差在11％以內。將每一個有效工作磨粒看作有效熱源,基于有效磨粒的數(shù)理統(tǒng)計建立了更確切的反映實際磨粒磨削過程的熱流密度模型。
　　 利用上述理論計算結果,對不同實驗條件下磨削溫度場進行了有

3、限元數(shù)值模擬,得出了工件表層溫度場的仿真結果,并對磨削淬硬非穩(wěn)態(tài)區(qū)域和磨削淬硬層深度進行了預測。研究了三角形熱源分布對磨削溫度場仿真的影響,與紅外測溫實驗結果的對比表明,兩者溫度場分布的外形輪廓和溫度等值線的變化趨勢基本一致,且la=0.8 lc的三角形熱源分布獲得了更高的預測精度,相對誤差最大為8.6％。磨削淬硬層深度的預測結果和實驗結果基本一致,最大誤差10.7％?？傮w來看,數(shù)值模擬完全可滿足磨削淬硬溫度場和淬硬層深度預測的要求。<

4、br>　　 對磨削液沸騰和工件奧氏體化臨界熱流密度進行了理論分析,建立了磨削淬硬臨界熱流密度模型,實驗結果表明該模型可較準確預測磨削淬硬現(xiàn)象的發(fā)生,從而為磨削用量初步選擇提供了必要依據(jù)。
　　 以淬硬層深度和臨界熱分析模型作為約束條件,基于上述有限元仿真計算建立了各種參數(shù)組合下磨削區(qū)熱流密度與磨削淬硬層深度的對應關系;基于熱流密度模型,建立了工藝參數(shù)與熱流密度的對應關系。通過三維空間函數(shù)的二維插值運算,構造了淬硬層深度對應于磨