用热管均衡机床大件的温度场

本文论述了用于均衡机床大件温度场的新型热管,给出了设计计算要点和试验研究结果。将此新型热管用于精密平面磨床,能有效地控制立柱的热倾斜并提高加工精度。     

谈工艺系统受热变形引起的加工误差

在机械加工中,工艺系统在各种热源的作用下产生一定的热变形。由于工艺系统热源分布的不均匀性及各环节结构、材料的不同,使工艺系统各部分的变形产生差异,从而破坏了刀具与工件的准确位置及运动关系,产生加工误差。尤其对于精密加工,热变形引起的加工误差占总加工误差的一半以上。因此,在近代精密自动化加工中,控制热变形对精加工的影响已成为一项重要的任务和研究课题。     

MX7132型平面磨床热特性分析及改善对策研究

本文介绍利用实验分析及有限元计算相结合的方法,对MX7132型平面磨床进行了热特性分析及相应对策的研究,提出了切实可行的改进措施。     

形变条件对热变形过冷奥氏体相变的影响

热变形造成的奥氏体组织结构的变化将影响到热变形奥氏体在随后冷却过程中的相变．依据热模拟试验结果，研究了变形温度、变形速率、变形量和变形后高温停留影响相变过程的微观物理本质，认为变形促进热变形奥氏体的相变，提出变形温度、变形速率和变形后高温停留时间对热变形奥氏体转变过程没有直接联系，但可以通过对再结晶过程的控制影响相变过程．再结晶虽然可能细化了晶粒，但大量消耗了热变形奥氏体中的晶体缺陷，其结果是迟滞了相变过程．     

精密测试中影响机械零件受热变形的因素研究

针对常用机械零件的特点全面分析了影响机械零件热变形的因素,指出机械零件的热变形除受材料热膨胀的影响之外还受到其它５种因素的影响;文章还选取了以两种材料加工的圆筒为实验对象,通过实验证明了机械零件的受热变形与材料的热膨胀有显著的不同。     

数控机床电主轴热敏感特性分析及试验研究

建立了数控机床电主轴的热动力学模型,基于热动力学理论对电主轴系统的热源分布及温度场的传热特性进行分析.采用互相关和互信息量算法研究了数控机床电主轴系统的热敏感特性,分析了温度场对热变形的影响规律及耦合特性,结果表明电主轴系统存在热敏感区域并具有热漂移特性.通过在热敏感区域内筛选温度敏感点从而建立热误差预测模型,实现了对电主轴轴向和径向热变形建模和预测.以YK73200数控齿轮磨床为试验平台开展了电主轴系统的热敏感特性试验.通过对磨床电主轴系统热变形预测值与实测值进行分析和对比,验证了电主轴系统热敏感区域温度与相应热漂移之间的内在关系模型,试验结果为开展精密数控机床热误差补偿技术研究提供理论指导和实验基础.     

箱体零件热变形温度场的快速计算新方法

本文提出了一个分析计算形状复杂、热源也较复杂的机械零件的温度场和热变形的新方法——热源法。运用此法可以推导出计算温度场的函数式,用以计算复杂形状零件的温度场和热变形比当前常用的数值法简便得多。而且函数式给出了各有关参数的相互关系的清楚的概念。这对设计人员的构思和决策将会带来帮助。本文结合一个典型化了的具体例子对热源法及其应用进行了分析与讨论热源法与数值法相比,有如下优点:1.简捷易用;2.较精确;3.复杂零件中的传热问题的物理概念清楚;4.只需中容量的微型计算机     

Fe–27.34Mn–8.63Al–1.03C轻质钢热变形行为研究

近年来,Fe–Mn–Al–C轻质钢以其优异力学性能和较低密度等优点而备受关注。然而,对于热轧态Fe–Mn–Al–C轻质钢的热变形行为特征还缺乏深入研究,特别是该钢种的动态再结晶行为对其热变形过程中的流动稳定性影响尚不明确。本文探究了Fe–27.34Mn–8.63Al–1.03C轻质钢的热变形行为,运用Gleeble-3800热模拟机,在900–1150°C温度范围及0.01–5 s?1应变速率范围内进行了热压缩测试。结果表明,热变形过程中试验钢的流变应力随变形温度的降低和应变速率的增加而增加;本研究构建了试验钢本构方程,得出其热变形激活能为422.88 kJ·mol?1;阐明了临界应力σ_c与峰值应力σ_p之间的关系,建立了动态再结晶动力学模型;根据动态再结晶动力学模型,理清了应变速率和变形温度对动态再结晶体积分数的影响,并结合微观组织分析了试验钢不同变形温度和应变速率下的动态再结晶行为;绘制了各变形量下的热加工图,明确了试验钢热变形时失稳区域;基于微观组织和热加工图结果,论述了热变形过程中试验钢发生流动失稳与动态再结晶程度相关性,最终总结出试验钢优化热加工工艺为0.01 s?1低应变速率下于1010–1100°C温度范围内加工。     

热形变条件对40Cr钢奥氏体组织的影响

利用Gleeble 1500热／力学模拟实验机，对40Cr钢进行了变形温度为760℃、950℃,变形速率为0．1-30S^-1，变形量为0．1-1的热压缩试验。探讨了热形变参数对钢热变形奥氏体晶粒特征的影响。为制定合理的热加工工艺，提高产品质量，提供了实践依据。     

考虑热-变形耦合的主轴-轴承系统瞬态热特性分析

为了更准确地预测主轴-轴承系统的温度场并实时监测关键零部件的温升情况,建立了考虑热-变形耦合的轴系瞬态热网络模型。根据热弹性力学理论,推导出主轴-轴承系统在装配应力、离心应力和热应力综合作用下的径向复合变形方程,基于热网络法优选试验轴系关键部件作为温度节点,综合考虑润滑剂黏温效应及轴系径向复合应力与变形,实时修正轴系热源、热边界条件等特性参数,实现了温度场与变形的耦合分析。通过编程求解获得了不同条件下轴承的瞬态温升曲线及轴系关键热参数的瞬态特性,结果表明,主轴转速越高,轴系热平衡温度越高,平衡时间越短;迭代步长的选取只影响温升曲线的收敛时间,不影响稳态温度值。与试验数据的对比结果表明,使用该瞬态热网络模型预测轴系温度场可显著降低计算误差。     

轴类零件在磨削加工中温度影响的研究

机械加工时所产生的切削热,使得工件发生热变形,从而影响工件的表面质量和尺寸精度。热变形的大小与加工方式、零件形状、材料以及应力等多种因素有关。文章主要通过对简单形体(半径为r0、长度为L的实心长轴)非均匀温度场、表面残余应力以及由此产生的热变形进行研究,了解非均匀温度场的热变形规律,并通过举例计算和实验分析,应用于磨削加工中,有利于提高磨削加工的效率和加工精度,这对于精密加工有着重要的意义。     

预加热磨削强化均匀性实验研究

针对磨削强化过程中磨削强化层沿工件磨削方向分布不均匀以及磨削后工件表面产生变形的情况,提出了一种基于温度补偿的磨削强化层均匀性改善方法.通过铜电极对工件导电加热,并在工件切入端安装304不锈钢垫片,通电后形成串联的闭合回路.利用304不锈钢的电阻率大,导热系数小的特性,在预加热条件下工件切入端形成局部高温,达到对工件切入端进行温度补偿的目的,从而提高切入端的磨削强化层深度,进而提高工件磨削强化层深度分布的均匀性.实验中研究了预加热温度和304不锈钢厚度对磨削强化层分布和工件变形情况的影响规律.实验研究结果表明:磨削力和工件磨削强化层深度随着预加热温度升高而增加;随着工件磨削切入端所加不锈钢垫片厚度的增加,磨削后工件变形减少,同时沿工件磨削方向磨削强化层深度分布的均匀性相应提高.     

镍基高温合金磨削表面工艺性能试验研究

为了探究镍基高温合金的磨削表面工艺性能,采用单因素试验的方法,分别进行镍基高温合金单晶DD5和多晶GH4169的平面槽磨削试验,得到砂轮线速度、磨削深度和进给速度对其表面质量的影响规律,并对磨削亚表面微观组织和磨屑形貌进行观察.结果表明:随着砂轮线速度的增大,表面粗糙度R_○a不断减小;随着磨削深度和进给速度的增大,表面粗糙度R_○a不断增大.在相同工艺参数下,多晶GH4169更容易加工,可磨削性能更好.随着砂轮线速度的增大,磨削亚表面出现塑性变形层且塑性变形作用减弱.磨屑主要有锯齿状和崩碎状等,其中锯齿状磨屑居多.     

丝杠磨削过程热变形的研究

本文详细分析了工件丝杠和机床热变形对丝杠螺距的影响,介绍了热变形的数值计算和实验方法.实践证明,根据变形进行补偿可加工出高精度的丝杠.     

隔热涂层对磨床主轴动静压轴承热变形的影响研究

为了减少热变形,提高高速精密磨床砂轮主轴系统的精度,将隔热涂层应用于深浅油腔动静压轴承.应用FLUENT和ANSYS两个有限元软件联合仿真分析了不同厚度与不同热导率的隔热涂层在不同的动静压轴承供油压力、主轴转速等因素下的轴承热-结构特性.结果表明:动静压轴承的温度和热变形以及它们的均布程度,都随着隔热涂层厚度的增大逐渐降低,随着隔热涂层热导率的减小而减小,随着轴承供油压力的增加而减小,随着轴承主轴转速的减小而减小;隔热涂层还具有均化轴承温度场和热变形分布的作用.高性能隔热涂层将明显降低轴承主轴热变形并且使其热变形均布,最终明显提高高速精密磨床砂轮主轴系统的加工精度.     

超高速磨削的热传递机制探讨

根据对传热过程的分析,提出了超高速条件下高效深磨的理论热模型·基于该模型,将磨削区表面最高温度与砂轮复合体表面最高温度相联系,得出了工件表面最高温度及传入工件热比率与磨削速度的关系·指出超高速磨削中表面温度的临界速度效应主要是由于传入工件热比率随磨削速度的提高而不断降低造成的·     

端面磨削动态热力耦合效应及对表面去除过程影响

针对端面磨削加工接触表面热力学分布特征提出一种基于动态热力耦合效应的理论建模方法.首先,建立多颗磨粒运动轨迹数学模型;其次,基于磨粒运动轨迹与磨粒高度的动态分布特征对加工工件磨削力进行解析求解;根据求得的磨削力,运用有限差分法(FDM)对端面磨削工件表面动态热力耦合过程进行分析;最后,分别采用有限元法(FEM)和端面磨削实验验证理论分析的合理性.结果表明:动态热力耦合的均一化程度会引起加工工件表面轮廓高度的差异性,减小砂轮转速可改善加工工件表面轮廓.     

镍基单晶高温合金磨削表面质量及亚表面微观组织试验

采用正交试验的方法,研究了镍基单晶高温合金DD5表面质量影响因素和亚表面微观组织.进行DD5平面槽磨削正交试验,得到砂轮线速度、磨削深度和进给速度对表面质量的影响规律,优选出最优工艺参数组合,并对磨削亚表面微观组织和磨屑形貌进行观察.结果表明:砂轮线速度对磨削表面粗糙度R_○a影响最大;随着砂轮线速度的增大,表面粗糙度R_○a不断减小;随着磨削深度和进给速度的增大,表面粗糙度R_○a不断增大.选出的镍基单晶高温合金DD5平面磨削试验参数范围内的最优工艺参数组合:砂轮线速度为30m/s,磨削深度为20μm,进给速度为0.2m/min.磨削亚表面出现了塑性变形层和加工硬化层.磨屑主要呈现出一节一节的锯齿状特征.     

磨削热对碳纤维复合材料表面质量影响研究

碳纤维复合材料具各向异性、导热系数低、磨削时热量易堆积,导致切削条件恶劣,严重影响工件表面质量.采用GC60J碳化硅砂轮平面磨削单向碳纤维复合材料,用热电偶在线测量磨削区域温度,分析不同工艺参数下磨削温度的变化规律以及磨削热对试件加工质量的影响.试验结果表明：切削速度、磨削深度和工件进给速度的增大都会引起磨削温度的升高;磨削热对磨削表面质量有不利的影响,导致磨削表面纤维脱粘、烧伤等现象,使得磨削表面质量恶化.     

Finite Element Analysis and Experiment Research on Surface Residual Stress of Ceramics Grinding

The theoretical model of residual stress of ceramics grinding has been established applying thermal elastoplastic mechanics theory. While grinding at the course of grinding wheel moved along workpiece surface the distributing regulation of residual stress can be simplified into thermal elastioplastic mechanical issue, under the action of the both moving centralized force and heat source. Calculating and evaluating of surface residual stress using current procedure of finite element analysis which has been...