机床刀具刃磨中心冷却系统的研究

发布时间：2017-07-17 12:27

  本文关键词：机床刀具刃磨中心冷却系统的研究

  更多相关文章： 磨削区温度场 冷却 微量润滑 车刀 麻花钻

【摘要】：磨削加工相比其他加工方式复杂程度高,磨削区温度高,当温度达到一定值,容易引起磨削烧伤。有效的冷却方式可以降低磨削区的温度,避免工件的热变形和磨削烧伤的发生。磨削刀具时,如果能有效的分析出磨削时的刀具表面温度场分布情况,则可以为冷却系统的设计提供有力的依据。磨削不同的工件,磨削区生成的最高温度值不同,针对不同的工况条件,采取行之有效的冷却措施。不同于普通的周平面磨削,车刀的磨削采用端平面磨削,需要建立新的传热模型;对于麻花钻的后刀面刃磨,由于其后刀面是曲面但是成形过程是线接触,所以简化其磨削模型可以分析出其磨削过程的温度场分布情况。本文对刃磨车刀和麻花钻过程中,不同冷却条件下的磨削区温度场进行研究,在此基础上确定了冷却系统的系统图。主要内容包括:(1)不同于普通的周平面磨削,建立了端平面磨削的温度场分析数学模型,此模型适用于磨削车刀;通过分析麻花钻内锥面刃磨法的刃磨参数,简化分析模型,建立了内锥面刃磨法磨削麻花钻的温度场分析数学模型。(2)分析用于计算磨削区温度的方法,参考有限元分析理论基础,建立了磨削车刀和麻花钻的有限元模型。(3)计算出磨削车刀有限元仿真的边界条件;采取局部网格加密的方法提高计算精度;编写了用于磨削车刀的ANSYS温度场仿真分析的程序,得到了不同冷却条件下磨削车刀的磨削区温度场分布图。分析不同冷却条件下磨削区温度场分布图规律,得出磨削车刀的最佳冷却方式为微量润滑法。(4)计算出磨削麻花钻有限元仿真的边界条件,编写了用于分析的APDL程序,仿真结果显示:采用内锥面刃磨法磨削麻花钻时的最高温度到达一千多度。用内锥面刃磨法刃磨麻花钻时,必须采取有效的冷却措施防止磨削烧伤的产生,通过对不同冷却条件的仿真分析,得出磨削麻花钻时的最佳冷却方式为微量润滑法。(5)设计了气雾微量润滑的冷却系统图,选择了气泡雾化喷嘴的形式和微量润滑工艺参数。计算出系统主要元器件的参数,供购买设备时参考所用。
【关键词】：磨削区温度场 冷却 微量润滑 车刀 麻花钻
【学位授予单位】：陕西理工学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG580.23
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 课题研究的背景与意义11-12
• 1.2 国内外研究方向及发展12-15
• 1.2.1 磨削温度场理论模型12-13
• 1.2.2 有限元法在磨削区温度场研究中的应用13-15
• 1.3 本文研究的内容15-17
• 第2章 车刀和内锥面刃磨麻花钻磨削过程理论分析17-32
• 2.1 传热学理论基础17-20
• 2.1.1 热传导17-19
• 2.1.2 热对流19
• 2.1.3 热辐射19-20
• 2.2 磨削过程和磨削热的传散20-21
• 2.3 磨削区温度场的理论研究21-27
• 2.3.1 磨削区温度21-22
• 2.3.2 热源模型22-23
• 2.3.3 磨削热量分配比23-25
• 2.3.4 刀具磨削对流换热25-26
• 2.3.5 刀具磨削区最高温度估计26-27
• 2.4 建立车刀刃磨磨削模型27-28
• 2.4.1 车刀刃磨工艺参数27
• 2.4.2 建立车刀刃磨磨削模型27-28
• 2.5 建立内锥面刃磨麻花钻磨削模型28-31
• 2.5.1 刃磨参数的确定29
• 2.5.2 磨削工艺参数29-30
• 2.5.3 简化工艺参数计算砂轮直径D、砂轮速度VS及磨削宽度b30-31
• 2.6 本章小节31-32
• 第3章 磨削区温度场有限元分析理论基础32-46
• 3.1 磨削区温度场的求解方法32-35
• 3.1.1 精确解法32
• 3.1.2 近似解法32-33
• 3.1.3 数值解法33
• 3.1.4 有限元法33-35
• 3.2 ANSYS参数化编程语言APDL的简介35-36
• 3.3 传热分析36-39
• 3.3.1 传热分析的概念37
• 3.3.2 传热分析的基本理论37-39
• 3.4 磨削温度场的数学模型39-44
• 3.4.1 磨削过程传热数学模型39-41
• 3.4.2 瞬态温度场的有限元模型41-43
• 3.4.3 传热模型基本假设43
• 3.4.4 干磨温度场数学模型43-44
• 3.4.5 湿磨和微量润滑磨削温度场数学模型44
• 3.5 本章小结44-46
• 第4章 磨削车刀温度场仿真结果及分析46-60
• 4.1 磨削车刀温度场仿真46-55
• 4.1.1 时间步长46
• 4.1.2 边界条件46-49
• 4.1.3 单元选取和定义材料属性模型49-50
• 4.1.4 创建有限元几何模型和网格划分50-52
• 4.1.5 载荷加载52-55
• 4.2 仿真结果分析和冷却方式的确定55-58
• 4.2.1 干磨工况下结果分析55-56
• 4.2.2 湿磨工况下结果分析56-57
• 4.2.3 微量润滑工况下结果分析57-58
• 4.2.4 冷却方式的确定58
• 4.3 本章小结58-60
• 第5章 磨削麻花钻温度场仿真结果及分析60-74
• 5.1 磨削麻花钻温度场仿真60-68
• 5.1.1 时间步长60-61
• 5.1.2 边界条件61-63
• 5.1.3 单元选取和定义材料属性模型63-64
• 5.1.4 创建有限元几何模型和网格划分64-66
• 5.1.4 载荷加载66-68
• 5.2 磨削麻花钻仿真结果分析及冷却方式的确定68-73
• 5.2.1 麻花钻干磨削工况下的温度场68-70
• 5.2.2 水基磨削液对麻花钻温度场的影响70-71
• 5.2.3 微量润滑对麻花钻温度场的影响71-72
• 5.2.4 冷却方法的确定72-73
• 5.3 本章小结73-74
• 第6章 机床刀具刃磨中心冷却系统设计74-87
• 6.1 微量润滑气泡雾化系统设计74-80
• 6.1.1 气障层74-75
• 6.1.2 微量润滑气泡雾化系统设计75-78
• 6.1.3 喷嘴的结构选择78-80
• 6.2 磨削液供给参数的选择80-82
• 6.3 系统主要元件的参数计算82-86
• 6.3.1 液压泵的确定82-83
• 6.3.2 液压控制阀的确定83-84
• 6.3.3 油箱容积的确定84
• 6.3.4 管件与管头84
• 6.3.5 空气压缩机的选择84-86
• 6.4 本章小结86-87
• 总结与展望87-89
• 总结87-88
• 展望88-89
• 参考文献89-93
• 攻读硕士学位期间发表论文及专利93-94
• 致谢94

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本文编号：553608