内冷却开槽砂轮流道设计及磨削性能研究

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1、学校代码10530学号201510161643分类号TG506密级公开硕士学位论文内冷却开槽砂轮流道设计及磨削性能研究学位申请人黄晓芳指导教师彭锐涛教授学院名称机械工程学院学科专业机械工程研究方向先进制造工艺及装备二○一八年六月Designofflowchannelandresearchongrindingperformanceofinternal-coolingslottedgrindingwheelsCandidateXiaofangHuangSupervisorProf.RuitaoPengCollegeSchoolofMechanicalEngineeringProgramMec

2、hanicalEngineeringSpecializationAdvancedManufacturingProcessandEquipmentDegreeMasterofEngineeringUniversityXiangtanUniversityDateJune.2018湘潭大学硕士学位论文摘要在镍基高温合金等难加工材料的磨削加工过程中，由于材料导热性差，磨削温度高，若不能及时将磨削弧区的热量转移出去，将会对零件表面造成损伤，例如磨削烧伤和表面裂纹等。同时，砂轮磨损剧烈以及磨屑粘附堵塞严重的现象，也会影响零件已加工表面质量。由于砂轮的高速旋转，在其周围会形成气障层，阻碍冷却液进入磨削

3、弧区参与冷却、润滑以及冲刷，从而限制换热效率，影响加工表面质量。因此，探索高效的磨削冷却技术，研究冷却效果更好的砂轮对提高难加工材料的表面质量具有重要的实用价值。本文基于射流冲击技术、内冷却技术和断续磨削技术，通过流场与温度场仿真分析设计制备了不同流道结构的加压内冷却开槽砂轮。开展了镍基高温合金磨削实验，对比研究流道对磨削性能的影响，本文主要的研究重点如下：（1）基于加压内冷却技术与断续磨削技术的工作原理，设计了加压内冷却开槽砂轮的两种流道结构，建立了砂轮流道的流体域模型，研究了直径对流道出口处磨削液速度的影响。（2）建立了应用于平面磨削的加压内冷却开槽砂轮的流场与温度场仿真模型，分别对

4、磨削弧区磨削液流动特性与砂轮传热进行了分析。研究磨削液压力与砂轮转速对不同流道出口位置、形状与磨粒排布方式下的流场流线分布与速度的影响规律。在流场分析的基础上，提取流道出口压力作为温度场分析的入口参数，在不同磨削液压力和转速的条件下，探究流道形状、出口位置与磨粒排布方式对砂轮体温度分布的影响，从而优化流道结构，以实现对磨削过程快速换热降温的效果，并对优化流道后的砂轮采用析因方法优选磨削液压力与砂轮转速，从而合理地减少后续实验工作量。（3）按照实际比例3D打印砂轮体，在机床上进行装夹后，对其进行密封性检测。然后制备了具备不同流道形状和磨粒排布类型的内冷却开槽平面磨削砂轮，开展了加压内冷却开

5、槽砂轮磨削镍基高温金GH4169的实验研究。设计了单因素实验方案，研究了不同磨削液压力和转速下，流道结构与磨粒排布方式对磨削弧区温度与工件表面质量的影响。关键词：加压内冷却砂轮；流道结构；流场；温度场；镍基高温合金I湘潭大学硕士学位论文AbstractInthegrindingprocessofhard-to-machinematerialssuchasnickel-basedsuperalloys,duetopoorthermalconductivityandhighgrindingtemperatures,iftheheatinthegrindingarczonecannotbetr

6、ansferredintime,thesurfaceofthepartswillbedamaged,suchasgrindingburnsandsurfacecracks.Atthesametime,thesevereabrasionofthegrindingwheelandtheseriousadhesionofthedebrisalsoaffectthemachinedsurfacequalityoftheparts.Becauseofthehigh-speedrotationofthegrindingwheel,thegasbarrierlayerisformedaroundit,

7、whichpreventsthecoolantfromenteringthegrindingarcareatoparticipateincooling,lubricationandscouring,thuslimitingtheefficiencyofheatexchangeandaffectingthequalityofthemachinedsurface.Therefore,itisofgreatpracticalvalueto