基于数理统计模型CBN砂轮磨削力的仿真与试验.PDF

２０１６年第５０卷Ｎｏ．４ １７ 基于数理统计模型ＣＢＮ砂轮磨削力的仿真与试验 刘晓初，陈凡，代东波，谈世松，冯明松，龚伟威 广州大学；金属材料强化研磨高性能加工重点试验室 摘要：基于砂轮表面磨粒数理统计方法，建立了单颗磨粒模型，运用ＤＥＦＯＲＭ－３Ｄ有限元软件进行了ＧＣｒ１５ 轴承钢磨削仿真。通过仿真分析表明：切向磨削力和法向磨削力随砂轮线速度的增大而减小，随磨削深度的增大 而增大，法向磨削力与切向磨削力之比约为５－１０。进行了ＧＣｒ１５轴承钢高速磨削试验，通过仿真与试验数据对 比，分析了单颗磨粒磨削力与砂轮总磨削力之间的耦合关系，验证了单颗磨粒有限元仿真的准确性，也说明了砂轮 表面磨粒数理统计方法的可靠性，为加工前磨削力的预测提供了理论依据。 关键词：数理统计；磨削力；ＤＥＦＯＲＭ－３Ｄ；ＧＣｒ１５轴承钢 中图分类号：ＴＧ５８０．６；ＴＨ１６　　　　　　文献标志码：Ａ ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔｏｎＣＢＮＧｒｉｎｄｉｎｇＷｈｅｅｌ ＢａｓｅｄｏｎＭａｔｈｅｍａｔｉｃａｌＳｔａｔｉｓｔｉｃｓＭｏｄｅｌ ＬｉｕＸｉａｏｃｈｕ，ＣｈｅｎＦａｎ，ＤａｉＤｏｎｇｂｏ，ＴａｎＳｈｉｓｏｎｇ，ＦｅｎｇＭｉｎｇｓｏｎｇ，ＧｏｎｇＷｅｉｗｅｉ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｓｔａｔｉｓｔｉｃｓｍｅｔｈｏｄｓｏｆｇｒｉｎｄｉｎｇｗｈｅｅｌｓｕｒｆａｃｅｇｒａｉｎｓ，ａｓｉｎｇｌｅｇｒａｉｎｍｏｄｅｌｗａｓ ｂｕｉｌｄｅｄ．ＢｙｕｓｉｎｇＤＥＦＯＲＭ－３Ｄｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｓｏｆｔｗａｒｅ，ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆＧＣｒ１５ｂｅａｒｉｎｇｓｔｅｅｌｗａｓｃｏｎｄｕｃｔｅｄａｎｄｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔｔｈｅｔａｎｇｅｎｔｉａｌｇｒｉｎｄｉｎｇｆｏｒｃｅａｎｄｔｈｅｎｏｒｍａｌｇｒｉｎｄｉｎｇｆｏｒｃｅｒｅｄｕｃｅｄｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｔｈｅｓｐｅｅｄｏｆｔｈｅｇｒｉｎｄｉｎｇ ｗｈｅｅｌ，ｂｕｔｉｎｃｒｅａｓｅｄｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｔｈｅｇｒｉｎｄｉｎｇｄｅｐｔｈ．Ｔｈｅｒａｔｉｏｏｆｔｈｅｔａｎｇｅｎｔｉａｌｇｒｉｎｄｉｎｇｆｏｒｃｅａｎｄｔｈｅｎｏｒｍａｌｇｒｉｎｄ ｉｎｇｆｏｒｃｅｉｓａｂｏｕｔ５－１０．ＴｈｅｎｔｈｅｇｒｉｎｄｉｎｇｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｏｆＧＣｒ１５ｂｅａｒｉｎｇｓｔｅｅｌｗａｓｍａｄｅ．Ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ， ｔｈｅｃｏｕｐｌｉｎｇｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｓｉｎｇｌｅｇｒａｉｎｇｒｉｎｄｉｎｇｆｏｒｃｅａｎｄｔｈｅｇｒｉｎｄｉｎｇｆｏｒｃｅｏｆｔｈｅｇｒｉｎｄｉｎｇｗｈｅｅｌｗａｓａｎａｌｙｚｅｄ， ｗｈｉｃｈｖｅｒｉｆｉｅｄｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙｏｆｓｉｎｇｌｅｇｒａｉｎｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ａｓｗｅｌｌａｓｐｒｏｖｅｄｔｈｅｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓｍｅｔｈｏｄｓｏｆｇｒｉｎｄｉｎｇｗｈｅｅｌｓｕｒｆａｃｅｇｒａｉｎｓ．Ａｌｌｏｆｔｈｅｓｅｃｏｕｌｄｐｒｏｖｉｄｅｓｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｂａｓｉｓｆｏｒｔｈｅｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｏｆｇｒｉｎｄ ｉｎｇｆｏｒｃｅｂｅｆｏｒｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ；ｇｒｉｎｄｉｎｇｆｏｒｃｅ；ＤＥＦＯＲＭ－３Ｄ；ＧＣｒ１５ｂｅａｒｉｎｇｓｔｅｅｌ 型，利用不同载荷下的划痕试验验证了这两个模型 　引言 ［６］ 的准确性。田霖等 通过观察分析单颗磨粒划擦 磨削过程实际上就是磨具表面大量排列参差不 痕迹研究了磨削力随速度的变化规律。张明