端面磨削淬火溫度場(chǎng)分析.

1、第3 1卷第08期2 0 10年08月煤礦機(jī)械V01.31No.08AugCoalMineMachinery2 0 10端面磨削淬火溫度場(chǎng)分析王雅菊韓正銅。杜長(zhǎng)龍，朱永射(中國(guó)礦業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院，江蘇徐州2 2 1116)要：基于J .C.Jaeger移動(dòng)熱源理論和熱源迭加原理.對(duì)端面磨削淬 火過(guò)程的溫度場(chǎng)進(jìn)行分析，探討磨削用量與接觸參數(shù)對(duì)磨削溫度的影響規(guī)律，為端面磨削淬硬效果 的研究提供基礎(chǔ).為今后的試驗(yàn)工作做指導(dǎo)。關(guān)鍵詞：端面磨削淬火：溫度場(chǎng)：熱源模型中圖分類(lèi)號(hào)：TG580.6;TGl56.3文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1 0030794 (2010) 08 0 1 5 0 0 3摘Theore

2、ticalAnalysisTemperatureFieldofFaceGrindinghar deningProcessZhengtongoDUWANGYa ju.HAN(CollegeChanglongoZHUYongsheofMechanicalandElectricalEngineering,ChinaUniversityofMiningandTechnology,Xuzhou221116,China)Abstract:netemperaturesourcefieldofthefacegrindinghardeningprocessisanalyzedbasedj .c.Jaegermo

3、bileheatmodelandheatsuperp ositionprinciple,andtheinfluencelawo ftemperaturearea raturefield;heatdistricontacparamesabasisfresearghardenibutionwit t tersisdisorfurtherchandexpeng.hgrindingacussed,whirimentoffandchprovidecegrindinKeywords:f acegri nd hardening;t empesourcemodel(3)用計(jì)算法X 5 2 2 2 ;循環(huán)起點(diǎn)從

4、工件圖已知條件得出肘點(diǎn)G73U3.OWOR2 ;粗加工循環(huán)缸一15mmG73P10Q20U0.5W0FO.2;NIOXO;15.377。G01ZO;#100 = 0;根據(jù)Z aeos8得fl=arccos(15/35)=l和繪圖法結(jié)果一致。由此可見(jiàn)。繪圖法簡(jiǎn)便、直觀、準(zhǔn)確，還省去了繁瑣的計(jì) 算過(guò)程.有條件的話用繪圖法更實(shí)用.3用宏程序編制橢圓加工程序3.1設(shè)定變量N15#101 = 18 木SIN#100;#102 = 35 半COS#10 0;#10 3 = #1 01木2:#104 = #102 3 5;設(shè)定變量極角盧為自變量，X及Z坐標(biāo)是因變量，極角JE每次增量為10。編程中設(shè)定以下變量

5、：(1)#100 = 0，為橢圓上動(dòng)點(diǎn)的極角，初始值為0 ;(2)#101 =18*SIN#10 0,為橢圓上以橢圓圓心為原點(diǎn)的動(dòng)點(diǎn)X坐標(biāo)值：(3)#102 = 35 HCOS#10 0，為橢圓上以橢圓圓心為原點(diǎn)的動(dòng)點(diǎn)Z坐標(biāo)值:(4)#103 = #101H2，為橢圓上工件坐標(biāo)系動(dòng)點(diǎn)X坐標(biāo)值:(5) #104=#102 35，為橢圓上工件坐標(biāo)系動(dòng)點(diǎn)Z坐標(biāo)值：(6) #100 = #100+1，極角p每次增量為10。3.2編程實(shí)例G01X#103Z#104;直線插補(bǔ)加工橢圓#100=#100+1;極角增量IFT100IE1 15.377G0T015 ;條件語(yǔ)句N(xiāo)20G02X48260R8;G70

6、P10Q20S1200F0.1:G0XI00Z100M05;M30;精加工循環(huán)4結(jié)語(yǔ)用極坐標(biāo)編制宏程序加工橢圓，編程簡(jiǎn)單，但是注意變量的正確使用，特別是 極角的確定。參考文獻(xiàn)：1沈建峰，朱勤惠.數(shù)控車(chē)床技能鑒定考點(diǎn)分析和試題集萃M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2 0 0 7.2胡如夫，巫修海.MasterCAM中文版教程K.北京：人民 郵電出版社.2 0 0 8.作者簡(jiǎn)介：張銅鋼(1 9 6 6 )，河北藁城人，副教授.碩士，主要從事機(jī) 械加工理論和實(shí)踐的教學(xué)與科學(xué)研究.發(fā)表專業(yè)論文數(shù)十余篇，電話：0 3 15 3 1 0 7 9 3 6 .電子信箱：zi912.責(zé)任編輯：于秀文收稿日期：2 0 1

7、 0 0 3 0 6橢圓部分的加工程序。用G01加工橢圓輪廓。用G73循環(huán)完成粗加工，G 7 0精加工。00010;T0303;G0X1002100;M03S500;一15 0 第31卷第08期O引言端面磨削淬火溫度場(chǎng)分析一一王雅菊。等V01.31Noo081 9 4 2年J .C.Jacgcr提出的移動(dòng)熱源理論為基礎(chǔ)。J.C.Ja eger對(duì)磨削溫度場(chǎng)的分析基于面熱源為矩形區(qū)域。端面磨削淬火時(shí)。由于砂輪在與工件接觸區(qū)的線速度不同，所以磨削接觸區(qū)的 熱源強(qiáng)度q。(單位時(shí)間單位面積發(fā)出的熱量)是不均勻的，與半徑成正比，為三 角形分布。設(shè)砂輪與工件最小接觸半徑為，.最大接觸半徑為只。研究時(shí)將麗熱

8、源看作無(wú)數(shù)寬度為dp。的弧形線熱源的集合，如圖3所示。磨削淬火是利用磨削加工中產(chǎn)生的磨削熱與機(jī)械作用直接對(duì)非淬硬鋼進(jìn)行表面淬硬的復(fù)合加工的新T藝。該技術(shù)能有效避免磨削熱可能對(duì)已淬硬表面造成的損 傷，消除了磨削熱的消極作用，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了磨削加工與表面淬火的集成有綠色工藝”之稱。以砂輪端面為工作面的磨削方式稱為端面磨削，如圖1所示。端面磨削在實(shí)際 中的應(yīng)用非常廣觸面積大，磨削過(guò)程中發(fā)熱量大，相對(duì)外圓和圓周/蕩粼鞭礁塞溯*乞泛。但是端面磨削時(shí)，砂輪端面與T件表面接觸，接鼻壘面磨削方式，更易導(dǎo) 致表面燒傷、裂紋等缺陷，這類(lèi)具有重要意義。譬蕓霎霎簍謄棚此，對(duì)端面磨削淬火技術(shù)的研究fA 蝌IiqP1i圖3磨

9、削接觸區(qū)的熱源強(qiáng)度分布固1 .熱源帶2 .砂輪建立圖4所示坐標(biāo)系分析端面磨削淬火過(guò)程溫度場(chǎng)，熱源在無(wú)限體上以速度 移。沿戈方向運(yùn)動(dòng)。設(shè)熱源到達(dá)D點(diǎn)時(shí)已到達(dá)穩(wěn)定狀態(tài).并設(shè)這個(gè)狀態(tài)圈1端面磨削的時(shí)刻t=O。在時(shí)間t以前熱源對(duì)應(yīng)圓心處在點(diǎn)氏+穢0,0,0）的位置 上。端面磨削淬火技術(shù)可用于墊圈、氣門(mén)座、閥片及葉片、活塞環(huán)、摩擦片。尤其 適用于軸承內(nèi)、外套圈的兩平行端面及滾子端面的加工。端面磨削淬火技術(shù)在軸承 行業(yè)、軸套類(lèi)零件及大平面導(dǎo)軌有著廣泛的應(yīng)用前景和技術(shù)優(yōu)勢(shì)如圖2所示。圖4移動(dòng)弧狀熱源設(shè)單位半徑圓處的熱源強(qiáng)度為口，則半徑為P處的熱源強(qiáng)度為冊(cè)。此時(shí)寬度為 dp弧形帶狀熱源pq如at 假設(shè)該任熱源

10、段對(duì)無(wú)限大物體上某一點(diǎn)產(chǎn)生的溫升 符合J .C.Jaeger的移動(dòng)熱源模型，將其簡(jiǎn)化為直線帶狀熱源如圖5所 示。該假設(shè)將弧形熱源圍2端面蘑削淬火技術(shù)優(yōu)勢(shì)端面磨削淬火的特點(diǎn)：（1）與普通端面磨削相比，具有較大的切削深度；（2）與其他磨削方式相比，接觸區(qū)不再是圓弧而是大平面面積接觸熱源在工件 表面停留的時(shí)間長(zhǎng)熱量易聚集。另外，磨削速度隨著接觸半徑的不同而變化。普 通的熱源模型需要進(jìn)行改進(jìn)才能適合端面磨削淬火過(guò)程。本課題基于端面磨削的特點(diǎn)考慮了接觸半徑的影響通過(guò)建立端面磨削淬火 熱源分布模型對(duì)端面磨削淬火技術(shù)的溫度場(chǎng)的理論分析得出磨削速度與接觸參 數(shù)對(duì)磨削溫度的影響規(guī)律為以后的試驗(yàn)做指導(dǎo).1展開(kāi)成矩

11、形帶狀僅是忽略了接觸弧度的影響，而不會(huì)影響到接觸半徑和工件 進(jìn)給速度對(duì)磨削溫度分布的影響規(guī)律。則時(shí)刻為c時(shí)帶狀熱源使工件表面上& = 0）的點(diǎn)P執(zhí)，y，0）產(chǎn)生的溫升值按瞬時(shí)線熱源計(jì)算求得d良警exp 卜地筆筍進(jìn)（1、聲;腫咖mP刪螋口J鋤8。1端面磨削淬火過(guò)程溫度場(chǎng)分析目前對(duì)于磨削溫度場(chǎng)的理論分析主要是以J.C.Jaeger的移動(dòng)帶狀熱源第3 1卷第08期2 0 10年08月煤礦機(jī)械VoI.31No.08Aug.2010CoalMineMachineryTC9對(duì)切削刀具的要求郭峰程曉芳2（1 陜西國(guó)防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，西安7 1 0 3 0 2;2 陜西師范大學(xué)， 西安 7 1 0

12、0 6 2 ）摘要：探討了典型的鈦合金TC9的切削加工中對(duì)刀具材料和刀具角度的要 求。加工TC9材料的工件。一般使用鎢鉆類(lèi)的硬質(zhì)合金刀具，前角一般取小，后 角取大，刃傾角取負(fù)值。另外，要求加工環(huán)境十分潔凈。關(guān)鍵詞：TC9 ;刀具；材料；角度中圖分類(lèi)號(hào)：TG7 1文獻(xiàn)標(biāo)志碼：E文章編號(hào)：1 0 0 310)0801RequireGUOFen(l.Shai ogyUniver anxiNorma7 1 0 0 6 2,Abstra(materia ngsarerequireareofthecianglesandmatecutingt5 202mentsofCutterinCuttingTC91.C

13、HENGXiaofan矛xiDefenselndustryandTechnol sity,Xi 'an710302,China;2.Sh lUniversity,Xi 'anChina)t:nelsTC9TC9,smallrakesurroundimentst terrialsinypicalhardmachiningdescribed.CementedcarbideYGtoolsar eusuallyusedincuttingpansformedbyang le,bigbackangleandnegativeedgeclearanceanglearechosed.Beside

14、s,cleanverynecessary.Keywords:TC9;cutter;materials;angles0前言TC9是一種（d + p ）型鈦合金。它具有以下特性：室溫下，它的強(qiáng)度高而 密度??；機(jī)械性能好；熱強(qiáng)度高；抗腐蝕性能優(yōu)越；在低溫下力學(xué)性能好，甚至能 保持一定的塑性：在振動(dòng)載荷以及沖擊載荷作用依據(jù)移動(dòng)熱源理論和J .C.Ja eger的移動(dòng)熱源模型，將分布在【r,R】上的無(wú)窮多個(gè)這樣步長(zhǎng)的線熱源溫 升疊加起來(lái)，就是整個(gè)熱源引起的溫升，當(dāng)?shù)竭_(dá)穩(wěn)定狀態(tài)時(shí).它使P點(diǎn)產(chǎn)生的溫升下，抵抗裂紋擴(kuò)裂的能力強(qiáng)。它無(wú)毒，有著優(yōu)良的生物相容性。目前在航空航 天、火箭導(dǎo)彈、造船、化工、醫(yī)療和環(huán)保等

15、方面都有應(yīng)用TC9有著較高的硬度(HES 3 6 0 )，較高的抗拉強(qiáng)度(O，b = 1.0 5 9GPa)，非常小的伸長(zhǎng)率(6 = 9%)，極大的原理考慮到工件進(jìn)給速度、 磨削速度等因素的作用.對(duì)端面磨削淬硬的溫度場(chǎng)進(jìn)行了基礎(chǔ)分析。(1) 在接觸砂輪與工件接觸面上。磨削速度與半徑成正比.所得溫度解析式 中半徑對(duì)溫度分布的影響即反映了磨削溫度的作用：(2) 磨削速度愈高，淬硬溫度愈高；工件速度愈高.淬硬溫度愈低。這是因 為磨削速度越高消耗的功率就愈大.轉(zhuǎn)化的熱量也就愈多.因此淬硬溫度就愈高： 而工件速度愈大，熱源在工件表面停留的時(shí)間愈短，傳人工件的熱量就愈少，淬硬 溫度也就愈低。0。，).-一

16、q，RPdp寺f臚一警凰刻笙社)dpf?exp 一 地學(xué)j 令二導(dǎo)則得式中紅寺e. Uj叢。呼)dp移r工件進(jìn)給速度：容。(2)參考文獻(xiàn)：1fl:e心，康f.:科，史興寬.難加.1二材料的磨削M.北 京：國(guó)防工業(yè)出版社.1 9 9 9.2 3薄宵.磨1二實(shí)用技術(shù)手冊(cè)K.南京：江蘇科學(xué)技術(shù)出版社，20 0 2.3 高航。陸穎，張振偉.斷續(xù)帶狀移動(dòng)熱源溫度場(chǎng)的積分解J.工程熱物理學(xué)報(bào)。1 997,18 (3):350 354.4徐鴻鈞，徐兩鵬，林濤，等.斷續(xù)磨削時(shí)1二件表層溫度場(chǎng)解析 J1.機(jī)械工程學(xué)報(bào)，1 994，30 (1):30 36.【5傅玉燦，徐鴻鈞.開(kāi)槽砂輪緩進(jìn)給深切磨削時(shí)工件表層溫度

17、場(chǎng)解析J.中I iltO 1 .械丁程，2004，13(7):541543作者簡(jiǎn)介：王雅菊(1 9 8 4)，女。江蘇徐州人.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)機(jī)械制造 及自動(dòng)化專業(yè)碩士研究生，主要從事先進(jìn)加工技術(shù)的學(xué)習(xí)和研究.電子信箱：wa . 7責(zé)任編輯：于秀文收稿E期：2010 0307%。一零階二類(lèi)修正貝塞爾函數(shù)oP工件材料的熱擴(kuò)散率.n:一；p.cA、c工件材料的導(dǎo)熱系數(shù)、密度、比熱選擇接觸半徑步長(zhǎng)【r，R，對(duì)式(2)進(jìn)行i I算分析，得到1TA叻值與p、工件速度 和接觸半徑對(duì)磨削溫度的影響規(guī)律。2結(jié)語(yǔ)本文基于J .C.Jacgcr移動(dòng)熱源理論和熱源迭加15 2 E FRK1S端面磨削淬火溫度場(chǎng)分析作者：作者單位：刊名：英文刊名：年，卷(期：王雅菊，韓正銅，杜長(zhǎng)龍，朱永射，WANG Ya-ju , HAN Zheng-tong, DUChan g-lo ng, ZHU Y