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盆状砂轮磨削钟形壳椭圆沟道的研究
| 论文题名： | 盆状砂轮磨削钟形壳椭圆沟道的研究 |
| 关键词： | 盆状砂轮;等速万向节;钟形壳;椭圆沟道;数控磨床;磨削力模型 |
| 摘要： | 等速万向节钟形壳是汽车的重要部件之一，其内球表面具有弧形轨道和直形轨道两种形式，其轨道的截面为椭圆弧形，材料为55 钢。目前，生产厂家大多采用指状砂轮近似磨削椭圆沟道，理论误差较大。为了减小钟形壳椭圆沟道磨削的理论误差，本文提出用CBN 盆状砂轮磨削椭圆沟道的一种新方法，并建立了盆状砂轮的数学模型。分别采用模拟椭圆圆弧的方法、单纯形法、随机方向搜索法对盆状砂轮形状进行了优化。对某钟形壳椭圆沟道的仿真结果表明，最大理论误差可减小到0.631 m m，小于数控钟形壳沟道磨床运动控制的最小单位。 针对弧形沟道和直形沟道的不同磨削特点，分别讨论了盆状砂轮对刀点位置的确定以及沟道磨床的运动过程。利用Pro/Engineer建立了等速万向节钟形壳沟道专用CNC磨床的运动仿真系统，并分析了CBN盆状砂轮的修磨量对沟道磨床对刀点的影响。 为了计算盆状砂轮磨削钟形壳椭圆沟道的磨削力，将该磨削过程简化为：均匀分布的磨粒沿着假想椭圆上绕砂轮轴高速移动，同时假想椭圆又在与砂轮轴成一定夹角的直线上作进给运动。 将磨粒简化为圆锥形，且假设只有第一圈磨粒参与磨削工作，详细研究了轴向进给周边轮廓磨削稳定阶段和切入阶段的磨削力模型；根据磨粒间距测量实验、CBN 砂轮平面磨削55 钢的实验，采用随机方向搜索法对所建立的基于未变形磨屑厚度的平面磨削力通用模型进行了优化拟合，得到了磨削55 钢的CBN 砂轮的参数；根据CBN 砂轮的参数和平面磨削实验数据，得到了CBN 砂轮磨削55 钢的单位磨削力的拟合公式；通过CBN 砂轮轴向进给周边轮廓磨削55 钢的实验，对建立的轴向进给周边轮廓磨削力模型进行了验证和分析。 对CBN 盆状砂轮磨削等速万向节钟形壳椭圆沟道的磨削力进行了分析。结果表明： 在盆状砂轮磨削万向节钟形壳椭圆沟道的过程中，可以通过提高砂轮转速或减小进给速度的办法来减小磨削力和提高表面加工质量；盆状砂轮的总磨削力随磨粒间距的减小而增加，但单颗磨粒的磨削力和残留高度均随磨粒间距的减小而减小，因此在保证表面质量的前提下，可以使用磨粒间距较大的砂轮来减小磨削功率。 利用Deform-3D软件，针对单个磨粒分别进行了平面磨削和轴向进给周边轮廓磨削的有限元仿真分析，进一步验证了本文所建立的平面磨削力模型和轴向进给周边轮廓磨削力模型。 |
| 作者： | 王君明 |
| 专业： | 机械制造及其自动化 |
| 导师： | 宾鸿赞;汤漾平 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2008 |
| 正文语种： | 中文 |
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