单层电镀CBN砂轮磨削区界线划分理论与实验研究

摘要

单层电镀CBN砂轮缓进给磨削窄深槽这种新技术弥补了传统加工方法工序繁琐、加工效率低、生产成本高等缺点。单层电镀CBN砂轮磨削区界线划分理论研究对高表面质量槽侧面精确定位有重要意义。本文通过研究窄深槽侧面表面质量分界线的位置，探索了单层电镀CBN砂轮顶刃区与侧刃区分界理论，研究了不同磨削工艺参数（砂轮线速度、工件进给速度和磨削深度）对分界线位置和窄深槽表面质量的影响规律，为提高窄深槽结构类零件的产品质量和窄深槽的缓进给磨削技术的工程实际应用提供有效的理论支撑。本文的主要研究内容如下：
　　（1）针对窄深槽磨削试验过程中发现的槽侧面表面质量分界线问题，研究了单层电镀CBN砂轮磨削区界线划分理论；通过窄深槽磨削试验研究磨削工艺参数对分界线位置影响规律：随着砂轮线速度的增加，窄深槽磨削深度的减小，分界线到槽底的距离逐渐减小；随着工件进给速度的增加，分界线到槽底的距离先减小后增大。
　　（2）基于ANSYS有限元软件，模拟分析砂轮圆角半径、砂轮厚度、砂轮法向磨削力对单层电镀CBN砂轮磨削区分界线位置的影响，获得不同因素下窄深槽的应力场分布。仿真结果表明砂轮圆角半径、砂轮厚度、砂轮法向磨削力越大，分界线的位置越远离槽底。将仿真结果与试验结果进行对比，验证仿真结果的准确性。
　　（3）检测磨削表面形貌、粗糙度值以及亚表层结构，研究窄深槽磨削表面完整性。试验结果表明：增大砂轮线速度和减小磨削深度有助于降低磨削表面沟痕和表面粗糙度值；而随着工件进给速度的增大，工件磨削表面的形貌变化不大，表面粗糙度值增大。磨粒的切削作用引起磨削表面塑性变形，晶格错位，使晶粒之间相互挤压破碎并细化成细小亚晶粒，磨削表面的亚表层金属材料晶格间距变大。

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 电镀CBN砂轮磨削窄深槽的国内外现状研究

1.3 窄深槽磨削有限元仿真技术

1.4 超高速和缓进给磨削技术

1.5 课题来源及研究背景和意义

1.6 课题主要研究内容

第二章 单层电镀CBN砂轮磨削区分界理论

2.1 顶刃区与侧刃区材料去除机理分析

2.2 单层电镀CBN砂轮磨削窄深槽磨削力

2.3 磨削区分界线位置理论分析

2.4 本章小结

第三章 单层电镀CBN砂轮磨削窄深槽的仿真研究

3.1 单层电镀CBN砂轮磨削区分界线位置仿真分析

3.2磨削区分界线位置变化规律的研究

3.3 本章小结

第四章 单层电镀CBN砂轮窄深槽磨削试验

4.1 试验条件

4.2 磨削用量对磨削区分界线位置的影响

4.3 磨削参数对窄深槽侧面表面形貌的影响

4.4 磨削参数对窄深槽侧面表层显微组织的影响

4.5 磨削参数对窄深槽侧面表面粗糙度的影响

4.6 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表论文