超高速磨削砂輪氣流場(chǎng)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(shí)，它能夠高效率地對(duì)硬脆材料實(shí)現(xiàn)延性域磨削，對(duì)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(yù)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(gè)重要特點(diǎn)就是砂輪速度有了成幾倍的提高。這帶來(lái)了超高速磨削的優(yōu)越表現(xiàn)，但同時(shí)也產(chǎn)生了實(shí)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(wèn)題，即成為超高速磨削的瓶頸技術(shù)問(wèn)題。本文以超高速磨削氣流場(chǎng)為核心，圍繞氣流場(chǎng)的數(shù)學(xué)建模與仿真和氣流場(chǎng)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(shí)驗(yàn)研究，以期為實(shí)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(gè)方面： (1)論述了國(guó)內(nèi)外超高速磨削技術(shù)的發(fā)展概況，以及國(guó)內(nèi)外超高速磨削技術(shù)實(shí)際應(yīng)用和最新成就。對(duì)超高速磨削氣流場(chǎng)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(píng)述，闡述了課題的意義。

3、 (2)在對(duì)超高速磨削砂輪氣流空氣動(dòng)力學(xué)和磨削機(jī)理的分析基礎(chǔ)上，就流體計(jì)算公式N-S方程進(jìn)行了簡(jiǎn)化處理，給出了超高速磨削砂輪氣流場(chǎng)的計(jì)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(duì)2維和3維超高速磨削氣流場(chǎng)進(jìn)行了計(jì)算機(jī)模擬和仿真研究，其仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相接近，為超高速磨削氣流場(chǎng)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(dòng)壓效應(yīng)，并提出潤(rùn)滑引入力的概念，通過(guò)有限差分法進(jìn)行計(jì)算機(jī)程序求解。使

4、用VC++程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，結(jié)合OpenGL函數(shù)庫(kù)編制出了計(jì)算磨削區(qū)中的流體動(dòng)壓力的三維分布的通用軟件，并對(duì)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(guó)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(chǎng)實(shí)驗(yàn)研究。設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)方案和相關(guān)實(shí)驗(yàn)裝置，并進(jìn)行了多變化條件的大量實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)采集，提出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和圖象的處理方法。其實(shí)驗(yàn)結(jié)果可為超高速磨削氣流場(chǎng)研究提供重要參考性的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 (5)在理論分析和實(shí)驗(yàn)的

5、基礎(chǔ)上，對(duì)采用粒子速度成像儀進(jìn)行實(shí)驗(yàn)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(chǎng)圖和三維速度場(chǎng)圖以及不同截面的速度分布曲線圖。對(duì)其實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了綜合對(duì)比分析與討論，初步驗(yàn)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(duì)于超高速磨削氣流場(chǎng)影響的一般規(guī)律。 (6)綜合本文的理論分析和實(shí)驗(yàn)研究，參考前人的研究工作，討論了氣障對(duì)超高速磨削液供給的影