基于Deform+3D的高速超高速磨削温度的仿真研究(2)

２５．５

／（Ｗ ｍ～ ℃一１）

３仿真结果分析

３．１磨削弧区温度分析

在磨削加工的仿真过程中，磨削弧区的温度、热流以及应力状态将会随着磨削的进行发生相应的变化。图３为单个周期内磨削弧区温度场的分布情况以及温度的变化规律。在磨削弧区的方阿上，随着砂轮的旋转，磨粒逐渐切人工件，温度以极大的梯度上升，大约在弧区中心附近达到最大值（峰值达到ｌ

１９０

ｏＣ左

右）；之后随着磨粒的切出ｊ切深逐渐变小，温度缓慢下降。这是由于在磨削过程中采用了干磨的方式，没有磨削液的冷却作用，产生的热量无法迅速耗散，工件表面温度将在短时间内处于较高状态，因此在实际生产过程中，磨削液的正确使用对磨削加工有着至关重要的作用。

图３单个周期蘑削弧区温度

鼍≥象怂三磐

万方数据

三毫习：司飘铷铅与诗ｊ敖木ｌ

３．２磨削弧区热流分析

图４为磨削弧区热流的分布情况。可以发现沿着磨削弧区的热流并不是逐渐增加的，而是随着砂轮的旋转，单颗磨粒从开始接触工件到磨粒切出工件，产生的热流呈现出非线性的先上升后下降的规律。这是由于在磨削加工过程中，随着磨粒的切入，切深逐渐变大，随之产生大量的磨削热，大约在弧区中心位置产生最大热流，且热流分布形状可近似的看成二次曲线分布。

图４磨削弧区热流

３．３磨削弧区最高温度的变化规律

图５为不同砂轮线速度时，砂轮磨削工件时磨削弧区最高温度的变化情况。从图中可以看到，磨削弧区最高温度随着砂轮线速度的提高呈现先上升后下降的趋势，这是因为在速度较低时，磨粒主要以耕犁及滑擦作用进行磨削，此时摩擦加剧，产生热量增多，从而使磨削温度升高；当提高砂轮线速度至１２０ｍ／ｓ后，使得未变形磨屑厚度减小，每颗磨粒切下的磨削层厚度变薄，有利于磨屑的形成排除，部分热量被磨屑带走，因而磨削区最高温度降低。

粒００

１０００

８００

Ｕ

６００

§４００

量

２００

０４０

６０

８０１００１２０１４０

１６０１８０２００２２０

、。｜（ｍ／ｓ）

圈５磨喇区曩高温度变化规律

（下转第３１页）

２７

生习：京飘铘镯哥翰罩靛木Ｉ

Ｔｏｐｉｃｓ：ＶｔｒｔｕａｌＭａ．１ｌＪｆａｃｔｕｒｉｎｇａｎｄＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ

Ｉ

３数控仿真刀具干涉的判断

数控仿真刀具干涉的判断流程如图４所示。根据计算的毛值，比较二。与Ｚｐ的大小，如果乙＜乞，则更新仿真针端点坐标毛的值，否则不变；如果仿真针端点坐标乙更新完毕后，仿真针起点高于交点即Ｚ＞ｚ。，则判定为发生了过切干涉。

在数控仿真系统中利用此算法，取得了良好的效果。图５为刀具发生干涉的实例。

参考文献

［１］杨建中，王启富，黄正东．等．组合曲面的粗加工刀轨算法［Ｊ］．计算

机辅助设计与图形学学报，２００６，１８（２）：２９５－３０１．［２］Ｃｈｏｉ

ｎｉｎｇ

Ｂ

Ｋ，ＪｕｎＣＳ．Ｂａｌｌ—ｅｎｄ

ｃｕｔｔｅｒ

ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅａｖｏｉｄａｎｃｅ

ｉｎＮＣｍａｃｈｉ－

ｏｆｓｃｕｌｐｔｕｒｅｄｓｕｒｆａｃⅪ＇￥［Ｊ］．Ｃｏｍｐｕｔ－ＡｉｄｅｄＤｅｓｉｇｎ，１９８９，２１（６）：

３７ｌ一３７８．

［３］刘怀兰，周艳红，周济．自由曲面ＮＣ加工无干涉刀具轨迹生成［Ｊ］．

中国机械１＝程，１９９６，７（３）：４７～４９，５９—６０．

［４］囝光荣，朱心雄，白俊涛，等．数控加工中等高线刀具轨迹的生成

［Ｊ］．北京航空航天大学学报，２００３，２９（７）：６１１—６１５．

［５］何雪明，张荣，李成刚，等．带角圆柱铣刀对自由瞄面３轴ＮＣ加工的

刀具干涉检测［Ｊ］．机械科学与技术，２００５，２４（１０）：１２０９－１２１３．［６］同光荣．基于留量模型的数控加工［Ｄ］．北京：北京航空航天大学，

４结语

本文分析了数控仿真刀具干涉验证的优点及类型，提出了一种基于后置处理前的数据仿真刀具干涉验证的计算方法；通过构建数控加工仿真模型，给出了毛坯仿真针与常用刀具平移扫掠体求交的运算公式，以及根据交点进行仿真干涉判断的方法。该算法简单容易实现，可以检验刀位轨迹的正确性，以保证零件的加工质量。（上接第２７页）

２００１．

第一作者：李艳霞，女，１９６４年生，硕士，副教授，主要从事数控技术应用、ＣＡＤ／ＣＡＭ应用技术的研究与教学工作。

（编辑孙德茂）

（收稿１３期：２０１０—０５一０７）

文章编号：１０８０８

如果您想发表对本文的看法。请将文章编号填入读者意见调查表中的相应位置。

［４］ＤｏｍｅｎｉｃｏＵｍｂｒｅｌｌｏ。Ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔ

ｓｐｅｅｄｍａｃｈｉｎｉｎｇｏｆＴｉ６Ａ１４Ｖ

ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ

ｏｆｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌａｎｄｈｉ【ｓｈ

ａｌｌｏｙ［Ｊ］，ＪｏｕｍａｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ

４结语

（１）本文基于Ｊ－Ｃ材料本构模型建立了单颗磨粒磨削加工的三维有限元模型，采用更新的拉格朗日法和网格自适应技术成功的模拟了外圆磨削ｇＯＣｒ钢加工过程。

（２）采用有限元软件模拟磨削加工过程，分析磨削弧区最高温度的变化情况，减少研究中试切的实验次数，提高研究效率，降低研究成本，为实现对工艺参数的优化选择提供理论依据。

（３）分析了砂轮磨削工件过程中，磨削弧区温度和热流的变化规律，沿着磨削弧区方向，温度和热流从磨粒切入端到切出端呈现非线性的先增大，大约在接触弧区中心达到最大值，然后缓慢减小。

（４）分析了不同砂轮线速度下，磨削弧区最高温度的变化情况，温度随着砂轮线速度的提高呈现先上升后下降的趋势，高速磨削可以有效地防止工件烧伤。

参考文献

［１］陆名彰，熊万里．黄红武，等．超高速磨削技术的发展及其主要相关

技术［Ｊ］．湖南大学学报：自然科学版．２００２，２９（５）：４４－４８．

［２］ＫＬＯＣＫＥＦ，ＢＲＩＮＫＳＭＥＩＥＲＥ，ＥＶＡＮＳＣ，ｅｔａｌ．Ｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄｇｒｉｎｄｉｎｇ

ｆｕｎｄａｍｅｎｔ

Ｍｓ

Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００８，１９６（１－３）：７９－８７．

［５］邓文君，夏伟，周照耀．有限无法在切削加工过程分析中的应用［Ｊ］．

工具技术。２００４，３８（１１）：２０．［６］ｂｕ

ｘ

Ｂ，ＺｈａｎｇＢ．Ｅｆｆｅｃｔ

８

ｏｆＧｒｉｎｄｉｎｇＰｒｏｃｅｓｓ

ｏｎ

ＲｅｓｉｄｕａｌＳｔｒｅｓｓｅｓｉｎ

ＮａｎｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄＣｅｒａｍｉｃ

Ｃｏａｔｉｎｇｓ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ

ｏｆ

ＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅ，

２００２，３７（１５）：３２２９－３２３９．

［７］ＨｒｄｉＨ，Ｈａｓｓａｎｚ，Ｊｅａｎ－ＭｉｃｈｅｌＢ．ＲｅｓｉｄｕａｌＳｔｒｅｓｓｅｓＣｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ

Ｇｒｉｎｄｉｎｇ

ｉｎ

ａ

Ｐｒｏｃｅｓｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭａｔｅｒｉ …… 此处隐藏：1853字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……