超高速CBN砂輪結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計及系統(tǒng)動態(tài)特性研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)和高性能科技產(chǎn)品對零件加工精度、表面粗糙度和完整性、加工效率和批量化、質(zhì)量穩(wěn)定性的要求越來越高，磨削加工的作用日益重要。超高速磨削技術(shù)是優(yōu)質(zhì)與高效的完美結(jié)合，是磨削加工工藝的革命性變革。 本文概述了超高速磨削技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r及關(guān)鍵技術(shù)，闡述了超高速砂輪的概念及超高速砂輪設(shè)計的重要意義。以磨削原理、彈塑性力學(xué)及結(jié)晶動力學(xué)為理論基礎(chǔ)，對超高速磨削過程中砂輪基體的磨削力、熱應(yīng)力和離心力進行分析，并建立了盤形砂輪基體的幾何

2、實體模型和受力模型。應(yīng)用有限元方法對超高速磨削過程中砂輪基體的應(yīng)力場進行模擬和分析，推導(dǎo)出了超高速砂輪的極限轉(zhuǎn)速公式。比較系統(tǒng)的考查了砂輪幾何參數(shù)、基體材料及中心結(jié)構(gòu)的選擇對砂輪基體應(yīng)力場的影響。為超高速砂輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計提供了理論依據(jù)。 基于以上研究，從砂輪功耗、砂輪造價等角度論證了砂輪直徑與主軸轉(zhuǎn)速合理匹配的重要性以及合理匹配的方法。通過有限元軟件ANSYS的APDL語言對超高速砂輪基體進行參數(shù)化建模，應(yīng)用ANSYS的優(yōu)化設(shè)計功

3、能對超高速砂輪的基體結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計，在砂輪直徑與主軸合理匹配的基礎(chǔ)上，以平均應(yīng)力差最小為優(yōu)化目標(biāo)，獲得了合理的超高速砂輪截面形狀，從而建立了一種合理的超高速磨削砂輪的優(yōu)化設(shè)計方法。 本文還論述了超高速磨削系統(tǒng)不平衡的因素及防范措施。對超高速磨削系統(tǒng)平衡等級精度的合理選擇進行了理論分析，討論了平衡等級G參數(shù)對不平衡離心力的影響。對采用優(yōu)化設(shè)計方法開發(fā)研制出的薄層超高速CBN砂輪在東北大學(xué)超高速點磨削試驗機床上進行了動態(tài)測試實驗研