热管式金刚石磨头的研制

论文摘要

在高效切磨削加工过程中,所消耗的能量大部分转化为热并积聚在加工区中,导致加工区温度的急剧升高,同时大量冷却液的使用造成了环境以及健康等一系列的负面影响。本课题在现有的绿色冷却方式基础上,进一步探索新型高效冷却方式。热管是一种能以较小的温度梯度来远距离地传输热量,而无需外加动力的传热组件。它利用工质蒸发的汽化潜热把热量从蒸发段传输到冷凝段,具有很高的传热率。本文针对高效加工过程中的冷却问题,结合热管的高导热性及结构的多样性,提出了研制热管式金刚石磨头的设想。根据加工中的热源强度,在旋转热管的基础上,制定热管式金刚石磨头的设计要求,确定设计的主要参数:热管式磨头的工作温度、磨头的几何尺寸、磨头的材料、工质的选择、充液量的计算、热阻的分析以及冷凝装置的设计。按照设计要求,制作出热管式磨头。通过对热管的等温性能、启动性能,以及自身的传热能力的评价,验证了热管式磨头设计的可行性和传热效果。为进一步验证热管式磨头在实际加工中的冷却效果,利用夹丝半人工热电偶法对钛合金铣磨温度进行了测量。初步试验结果表明:在相同加工用量条件下,热管式磨头相对于普通磨头,起到了一定的冷却作用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 热管技术
• 1.1.1 热管工作原理
• 1.1.2 热管技术
• 1.2 高效切磨削加工过程中的冷却技术
• 1.2.1 常见的冷却技术
• 1.2.2 绿色冷却技术
• 1.3 热管技术在机械加工中应用的国内外研究现状
• 1.3.1 国外研究现状
• 1.3.2 国内研究现状
• 1.4 本课题拟开展的主要工作
• 第二章 热管式金刚石磨头的设计与制作
• 2.1 旋转热管的类型与工作原理
• 2.1.1 旋转热管的类型
• 2.1.2 旋转热管的工作原理
• 2.2 热管式金刚石磨头的设计
• 2.2.1 热管式金刚石磨头的设计要求
• 2.2.2 工质与管壁材料的选择
• 2.2.3 传热功率的估算
• 2.2.4 管径的确定
• 2.2.5 管壳结构的设计
• 2.2.6 磨头柄部的设计
• 2.2.7 充液量的估算
• 2.2.8 热阻的分析
• 2.2.9 冷凝装置的设计
• 2.2.10 热管式磨头的整体结构
• 2.3 热管式磨头的制作与安装
• 2.3.1 热管的制造工艺
• 2.3.2 热管式磨头的制造与安装
• 2.4 本章小结
• 第三章 热管式金刚石磨头传热性能的评价
• 3.1 热管的特性
• 3.1.1 热管的启动特性
• 3.1.2 热管的温度特性
• 3.2 旋转物体的表面温度测量方法
• 3.3 热管式磨头性能评价试验方案与装置的设计
• 3.3.1 试验方案
• 3.3.2 试验装置的设计
• 3.4 热管式磨头性能评价试验及结果分析
• 3.4.1 NiCr-Q235 非标热电偶的温度标定
• 3.4.2 热管式磨头的等温性能评价
• 3.4.3 热管式磨头的热端温度及风冷效果评价
• 3.4.4 热管式磨头的启动性能评价
• 3.5 本章小结
• 第四章 热管式金刚石磨头铣磨钛合金的温度研究
• 4.1 钛合金材料磨削加工的特点
• 4.1.1 钛合金材料特性
• 4.1.2 钛合金磨削的特点
• 4.2 铣磨的试验条件及参数
• 4.2.1 试验条件
• 4.2.2 试验参数
• 4.3 铣磨试验的目的及温度测量方案
• 4.3.1 试验目的
• 4.3.2 铣磨温度测量方案
• 4.4 试验结果与分析
• 4.5 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
• 攻读硕士期间发表的主要论文