基于多参数的微量冷却润滑高速磨削研究

论文摘要

随着科技与生产之间的关系日益密切,各种新型加工理念也在不断的渗透于机械加工的各个领域,同时资源浪费与环境污染也成为了人们热切关注的问题,目前机械加工行业正朝着节能、环保、高效方向发展。磨削加工作为一种重要的加工方法,以其独特的方式可以使加工表面达到较高的质量,因此通常被用于半精加工与精加工环节。随着科技的发展,各种高速磨削加工与超精密加工成为磨削0加工的发展趋势,因此需要配以更加科学的冷却系统,以减少热烧伤现象与裂纹的产生,从而达到更高的磨削质量。目前,磨削领域所运用的冷却方式主要是浇注式冷却,在少数情况下使用干式磨削,这两种方法均有着不可避免的缺点。浇注式冷却方法既浪费资源又污染环境,并且磨削液中仅有极少部分进入磨削区,不能充分发挥冷却作用。干式磨削是指不使用任何冷却液的加工方法,该方法极易造成加工表面热烧伤,严重影响工件的表面完整性。在此情况下,MQL冷却方法应运而生,将少量磨削液与高压气体混合,以气雾的形式喷射到磨削区,使磨削液充分的吸收磨削区的热量,既不会产生污染又不会浪费资源,因而成为目前磨削领域十分重视的一种冷却方式。本文主要通过以下三个部分,对MQL高速磨削展开研究。首先进行了理论分析,通过学习总结国内外关于高速磨削与MQL冷却方法的理论知识,分析磨削原理与该冷却方法的特点,继而论述了在高速磨削加工中使用MQL冷却方法的可行性。继而进行了大量深入的实验研究,包括了MQL可行性分析实验、关于加工质量的正交实验法研究、关于MQL高速磨削过程的研究三个部分,通过设计实验方案,科学的测量数据,对磨削热、磨削力、加工硬化程度、表面粗糙度、微观形貌等各个方面进行了全面细致的分析研究,论证了MQL冷却方法中三个主要参数对高速磨削影响的显著性问题。最后进行了仿真模拟分析,根据理论知识总结出了MQL高速磨削过程中的磨削热数学模型,建立了磨削区热模型,并设计实验进行了验证。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 高速磨削加工技术的概念与特点
• 1.3 高速磨削技术的历史与国内外发展
• 1.4 高速磨削关键技术与磨削液供给方式的发展
• 1.4.1 高速磨削关键技术的研究发展
• 1.4.2 高速磨削供液方式的研究与发展
• 1.5 绿色制造与MQL 切削的提出和发展
• 1.6 本文研究的内容和意义
• 第2章 MQL 高速磨削的可行性分析
• 2.1 磨削过程及高速磨削加工机理
• 2.2 高速磨削砂轮气障层的产生及对冷却方式的影响
• 2.3 高速磨削时砂轮应力分析及砂轮选择
• 2.3.1 高速磨削时砂轮应力分析
• 2.3.2 高速磨削时砂轮选择
• 2.4 磨削区热量计算模型分析理论
• 2.5 磨削液的分布
• 2.6 MQL 用于高速磨削时的可行性分析
• 2.7 本章小结
• 第3章 MQL 高速磨削的可行性实验分析
• 3.1 实验目的
• 3.2 实验模型
• 3.3 实验方案
• 3.4 实验参数选择
• 3.4.1 实验加工材料的选择
• 3.4.2 加工参数的选择
• 3.4.3 不同冷却系统参数确定
• 3.5 实验仪器介绍
• 3.5.1 数控平面磨床K-P36
• 3.5.2 Bluebe 微量供油系统
• 3.5.3 电子扫描显微镜S-3500N
• 3.5.4 表面形貌分析仪
• 3.6 实验过程与结果分析
• 3.7 本章小结
• 第4章 MQL 高速磨削加工质量的正交实验法研究
• 4.1 实验目的
• 4.2 实验仪器与实验材料
• 4.3 选择并制作正交表
• 4.3.1 挑选因素，确定水平
• 4.3.2 选择正交表，进行表头设计
• 4.4 实验数据采集与结果的方差分析
• 4.4.1 实验数据采集
• 4.4.2 正交实验设计结果的方差分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 MQL 冷却方式对高速磨削过程的影响
• 5.1 实验目的
• 5.2 实验方案
• 5.3 实验仪器与材料
• 5.3.1 磨削测力仪
• 5.3.2 显微维氏硬度计
• 5.3.3 Thermovision A20M 红外热像仪
• 5.3.4 实验材料
• 5.4 磨削力的数据采集与分析研究
• 5.4.1 实验过程与数据采集
• 5.4.2 实验数据分析
• 5.5 磨削热的数据采集与分析研究
• 5.5.1 实验过程与数据采集
• 5.5.2 实验数据分析
• 5.6 硬度的数据采集与分析研究
• 5.6.1 实验过程与数据采集
• 5.6.2 实验数据分析
• 5.7 本章小结
• 第6章 MQL 高速磨削加工磨削热模型
• 6.1 圆弧热源模型建立
• 6.2 关于高速磨削使用MQL 冷却方式热分配问题
• 6.3 磨削热实验
• 6.3.1 实验目的
• 6.3.2 实验条件与模型
• 6.3.3 实验方案
• 6.4 实验数据采集与分析
• 6.4.1 实验数据采集
• 6.4.2 实验数据分析
• 6.5 本章小结
• 第7章 工作总结与展望
• 7.1 工作总结
• 7.2 工作展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间完成的学术论文及参加的科研项目
• 致谢