快速点磨削机理的研究

论文摘要

快速点磨削技术（Quick-point Grinding）是集CBN超硬磨料,CNC技术和超高速外圆磨削等先进技术于一身的高效率、高柔性磨削加工工艺。点磨削具有磨削力小、磨削温度低等优点,主要用于轴类零件的加工。其核心部件是配有三个磨削轴的数控回转砂轮架,采用三个磨削轴,实现在一次装夹中完成一个复杂轴类工件的综合加工。我国少数汽车制造企业针对特定零件的加工也全套引进了这一工艺及设备。快速点磨削工艺的工作原理是：在水平和垂直两个方向上,要求砂轮轴线与工件轴线形成夹角。目的是使砂轮与工件间理论上是一点接触,在数控装置控制下砂轮轴向精确进给,完成整个外圆表面的磨削。快速点磨削过程中点磨削变量角的存在,使得砂轮与回转形工件表面形成理论上的点接触,其磨削几何学,砂轮磨损特性等与常规磨削方式有很大的区别。点磨削变量角的存在影响磨削力、磨削热及砂轮磨损特性等。本文对快速点磨削工艺特性及相关技术进行了理论和实验研究分析。侧重于从磨削几何学的角度对点磨削进行分析,通过对其进行建模,推导出砂轮当量直径、最大接触弧长以及未变形切屑厚度等参数。分析了陶瓷结合剂CBN砂轮磨削性能。根据工艺特性,建立了磨削区温度和磨削力计算模型,同时对所建立的数学模型进行了仿真研究,并对其影响参数进行了分析。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 超高速磨削技术
• 1.1.1 超高速磨削技术的特点
• 1.1.2 超高速磨削的典型技术形式
• 1.2 点磨削技术介绍
• 1.2.1 点磨削工作原理
• 1.2.2 点磨削技术特点
• 1.2.3 采用了快速点磨技术的高速磨床
• 1.3 课题的研究背景及意义
• 1.4 本课题的主要研究内容
• 第2章 快速点磨削砂轮的研究
• 2.1 陶瓷结合剂CBN砂轮
• 2.1.1 CBN砂轮的分类
• 2.1.2 CBN砂轮的特点
• 2.1.3 超高速陶瓷结合剂CBN砂轮的特点
• 2.2 快速点磨削CBN砂轮应用技术
• 2.2.1 采用超薄CBN砂轮
• 2.2.2 砂轮自动动平衡技术
• 2.2.3 带三个砂轮轴的回转式砂轮架技术
• 2.2.4 快速点磨削砂轮修整技术
• 2.3 点磨削砂轮磨损特性
• 2.3.1 普通外圆磨削砂轮磨损机制
• 2.3.2 快速点磨削砂轮磨损特性
• 2.4 本章小结
• 第3章 快速点磨削基本参数模型
• 3.1 砂轮的当量直径与等效速度
• 3.1.1 只有砂轮偏转角时的砂轮当量直径
• 3.1.2 只有砂轮倾斜角时的砂轮当量直径
• 3.1.3 砂轮偏转角和倾斜角同时存在时的砂轮当量直径
• 3.1.4 砂轮有效切削深度
• 3.2 砂轮与工件接触弧长
• 3.2.1 静态接触弧长
• 3.2.2 动态接触弧长
• 3.3 接触区未变形切屑厚度
• 3.4 本章小结
• 第4章 快速点磨削磨削力的研究
• 4.1 磨削力的测量方法
• 4.1.1 测力顶尖测量外圆磨削力
• 4.1.2 压电晶体平面磨削测力仪
• 4.2 快速点磨削磨削力计算公式的推导
• 4.2.1 磨削力经验公式
• 4.2.2 快速点磨削磨削力理论公式的推导
• 4.3 点磨削磨削力的MATLAB仿真
• 4.3.1 MATLAB仿真
• 4.3.2 磨削力的影响因素
• 4.4 本章小结
• 第5章 快速点磨削温度的研究
• 5.1 磨削温度的计算方法和测量方法
• 5.1.1 磨削温度的计算方法
• 5.1.2 磨削温度的测量方法
• 5.2 快速点磨磨削区温度数学模型
• 5.2.1 磨削区温度计算模型
• 5.2.2 各参数对磨削温度的影响
• 5.3 磨削温度的Matlab仿真
• 5.3.1 Matlab仿真
• 5.3.2 快速点磨削磨削温度的影响因素
• 5.4 本章小结
• 第6章 结论与建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 参考文献
• 致谢