计算机仿真软件完成该磨削温度场的三居等温线图仿真用于指导生产。
锭杆(如所示)是锭子的关键零件,因其高速旋转,要求轴线锭杆精度较高、无振动、坚韧而有弹性。锭杆右端60*锭尖与相配合的半球锭底形成摩擦副,故轴承与锭底同样要求有足够的硬度以及保持高的制造精度及低的表面粗糙度,锭杆材料采用GCr15轴承钢。
1CBN砂轮磨削锭杆11CBN砂轮性能的确定111磨料的确定磨料的性质直接影响砂轮的磨削效果,国外许多公司针对各种结合剂和不同的加工对象,研制出很多不同牌号的CBN磨料。从磨料的低成本,便于推广考虑,本文选用郑州福耐克公司生产的CBN-850型磨料。
112结合剂的确定陶瓷结合剂CBN砂轮具有下列优点:1)陶瓷结合剂砂轮有大量气孔,有利于排屑,能减少砂轮堵塞而产生的磨削热,降低工件表面磨削温度,避免烧伤产生。
陶瓷结合剂耐热性好,对磨料把持力强,陶瓷砂轮耐磨损,形状保持性好,有利于提高零件加工精度。
陶瓷结合剂硬而脆,容易修整。基于上述优点,选用陶瓷材料为本砂轮的结合剂。
113填料的确定砂轮的CBN层除了CBN磨料和结合剂外,还应加入一定数量的填料来保证CBN层的密度、提高砂轮强度、调整砂轮组织及降低砂轮成本。填料选择应考虑填料与CBN磨削热膨胀系数之差,填料和结合剂的亲和性,在烧结过程中是否变质,以及填料的强度和粒度等因素。经过对多种材料进行性能测试和不同配比的对比。在相同的磨削参数下,分别用棕刚玉砂轮和CBN砂轮对GCr15轴承钢试验样件(见)进行平面磨削。为减小误差,用GCr15材料加工成一长方体试件,淬火,使其硬度达到锭尖要求6164HRC.在试件中间装有一根镍铬一镍硅热电偶,将其接到磨削温度自动检测仪,对GCr15轴承钢平面磨削区的温度进行检测。由于CBN砂轮耐磨,锋利性好,磨削温度低且稳定,而棕刚玉砂轮磨削300mn后,磨削温度明显升高,砂轮钝化需修整。试验分析表明,CBN砂轮的磨削性能优于棕刚,现代制造工程2005(玉砂轮。
3磨削温度场的计算机仿真仿真就是在模拟环境下预测产品在真实环境中的性能和特征(动态和静态),它包含了从建模、施加负载和约束到预测产品在真实情况下的响应等一系列步骤。在ANSYS80软件环境下,借助于计算机,可以得到在复杂的磨削加工过程中输入不同参数条件下的各种磨削温度场的变化,从而为深入研究磨削加工机理创造条件。
31基于ANSYS计算机仿真流程图ANSYS是一种大型通用的有限元分析软件,用计算机求解结构静力学、动力学、热力学、电磁学、流体力学等问题的一种数值等有限元分析模块,进入ANSYS的Themal分析模块后,其有限元分析流程如所示。
32磨削温度场计算机仿真的实现器中,通过modeling/create/vo4umes/block命令建立工件磨削模型,如所示。
令,定义单元类型,设定单元选项,定义材料热性能等参数,然后通过网格划创建的几何模型进行网格划分,得到网格划分后的有限元分析模型,如所示。
通过直接在单元模型上施加热载荷,如热流密度及初始温度,本文是将温度作为自由度约束施加于温度已知的边界上,然后在求解器(Solitbn)中,通过(Soliton/solve/currentLS)命令进行求解,在后处理器(Postpjoc)中进行结果的提取。
采用后处理器(Postpioc)时,迭代次数分别采用系统默认值25这对绝大多数研究热分析问题的精度已足够。一般通过后处理器进行处理后,查看结果的方式一般有彩色云图显示、矢量图显示、列表显示三种,所示为在ANSYS平台上,通过仿真模型的运算*后得出的磨削温度场的计算机仿真三维等温线图,该图是根据GCr15材料在干式磨削、磨削用量一定时,从ANSYS输出的温度场变化图,通过改变不同的切削用量,可以清楚地了解到参数变化对温度场的影响,得到相应的磨削温度场的计算机仿真三维等温线图。
该结果与我院研制的磨削温度自动测量仪实测温度相比较,误差在10%以内。
4结语采用CBN砂轮磨削,由于其硬度高,砂轮耐磨性好,磨粒锋利,气孔大,使磨削表面变质层小,不仅磨削后表面质量可以得到明显提高,而且可以避免磨削表面烧伤的产生。ANSYS软件可以将计算机仿真技术应用到磨削温度场的研究中,得到磨削温度场的计算机仿真三维等温线图,使得磨削温度场的复杂性在计算机上可以变得简便、直观。采用仿真模型更易于分析不同加工参数对磨削区温度的影响,发现磨削温度场的变化规律,可实现对磨削参数的优化,有利于采用合理的切削用量,*大限度地减少磨削烧伤的产生。
磨削温度场计算机仿真技术的应用不仅可以很好地用于指导生产,同时为磨削全过程的仿真奠定了良好的基础。