平面磨削力建模及其应用研究

摘要

磨削加工是精密和超精密加工的主要方法之一。磨削力对砂轮的磨损、工艺系统的变形、工件的表面加工质量等均有重大的影响。因此，建立能够预测磨削加工中磨削力大小的模型具有非常重要的意义。 本文首先对磨削加工过程建模的研究进展和齿轮磨削研究领域近年来的研究动态做了较为详尽的比较研究，提出了本文研究工作的思路：从研究磨削加工中的尺寸效应机理出发，推导出平面磨削力计算公式，在此基础上，结合锥面砂轮磨齿原理，提出齿轮磨削力的计算公式。 对国内外学者关于磨削加工中的尺寸效应机理方面所作的研究工作进行了分析综合，在此基础上把比磨削能分为比切削能和比滑擦能，分别对比切削能和比滑擦能的尺寸效应进行了分析，对磨削加工中的尺寸效应机理给出了较全面的解释。 将磨削力分为切屑变形力和滑擦力两部分，建立了平面磨削中磨削力的数学模型，用实验数据验证了模型的有效性。在切屑变形力模型的建立过程中，提出将比切屑能分为静态比切屑能和动态比切屑能两部分，在动态比切屑能的研究中考虑了金属材料剪切去除过程中材料的剪应变效应、剪应变率效应和热软化效应的影响，通过分析比切屑能与切屑变形力的关系，得出了切屑变形力的计算公式；在滑擦力模型的建立过程中，在以往研究者的基础上，考虑了磨削工艺参数对摩擦系数的影响。 基于锥面砂轮磨齿展成运动的几何模型，计算出砂轮在任意冲程中所磨除金属材料的几何形状尺寸，在平面磨削力计算公式的基础上对该被磨除金属材料沿磨削宽度方向进行积分，得到了齿轮磨削过程中磨削力的计算公式。

目录

文摘

英文文摘

原创性声明及关于学位论文使用授权说明

第一章绪论

1.1引言

1.2磨削加工过程建模的研究综述

1.2.1几何建模

1.2.2物理建模

1.2.3数值模拟

1.3齿轮磨削的研究综述

1.4课题来源及主要研究内容

1.4.1课题来源

1.4.2主要研究内容

1.5本章小结

第二章磨削加工中的尺寸效应机理研究

2.1引言

2.2磨削加工过程分析

2.2.1磨粒切削刃模型

2.2.2磨削过程三阶段

2.2.3磨削加工的特点

2.3尺寸效应机理研究

2.3.1研究概况

2.3.2尺寸效应机理分析

2.4本章小结

第三章平面磨削力建模研究

3.1引言

3.2磨削力理论公式

3.3平面磨削力数学模型

3.3.1切屑变形力研究

3.3.2滑擦力研究

3.3.3磨削力计算公式

3.4本章小结

第四章平面磨削力实验研究

4.1试件制作

4.2精密平面磨床

4.3磨削力测量系统

4.4实验工艺参数

4.5磨削力模型验证

4.6对比验证

4.7本章小结

第五章基于平面磨削力计算公式的齿轮磨削力建模研究

5.1引言

5.2锥面砂轮磨齿原理

5.2.1磨齿原理

5.2.2磨削轨迹

5.2.3磨齿余量形式

5.2.4磨齿调整计算

5.3齿轮磨削力数学模型

5.3.1几何建模

5.3.2齿轮磨削力公式

5.3.3仿真计算

5.4本章小结

第六章全文总结

参考文献

致谢

攻读学位期间主要的研究成果