第4期 2017年4月
组合机床与自动化加工技术
Modular Machine Tool & Automatic Manufacturing Technique
文章编号：10012265(2017)04005204
DOI: 10. 13462/j. cenki. mmtamt. 2017. 04. 013
单颗刚玉磨粒切削齿轮钢温度场仿真研究
杨理钧，刘谦，田欣利，王龙，吴志远
（装甲兵工程学院装备维修与再制造技术国防科技重点实验室，北京100072）
No.4 Apr.2017
摘要：针对单颗度粒试验法对于磨削温度的研究存在局限性，建立了单颗玉磨粒切削齿轮钢的 ABAQUS仿真模型和磨粒-工件的热传导模型，利用数值模拟技术研究了单额磨粒切削过程的温度场，分析了不同的磨粒特性和工艺参数下工件的最高温度的变化；仿真结采可知，切削过程工件的最高温度出现在第二温度区磨粒前刃与工件接触处，切削温度场最高温度随时间趋势呈现先增大后降低至稳定值的特点，切削深度与磨粒锥角对于切削最高温度均有正作用；而当切削速度小于50m/s 时，最高温度随速度递增，切削温度对切削最高温度的作用以50m/s为临界，在切削大于50m/s时，切削最高温度出现下降的趋势。
关键词：单颗刚玉磨粒切削；温度场；切削最高温度；有限元仿真
中图分类号：TH162;TG506
文献标识码：A
Simulation Researh of Cutting Temperature in Cuting Gear Steel by Single Alumina Grit
YANG Li-jun, LIU Qian,TIAN Xin-li, WANG Long, WU Zhi-yuan
( National Defence Key Laboratory for Remanufacturing Technology , Academy of Armored Force Engineering Beijing 100072,China）
aseaaaoae periment, the finite element and heat transfer model of single grit cutting was built. The temperature field during single grit cutting was modeled by finite element method( FEM) . The trends of highest cutting tem-perature with different grit characteristic and process parameters were analyzed. The simulation results showed that the highest temperature during process was located at the secondary zone and the zone adjacent to the cutting edge. The highest cutting temperature increased first, and then decreased to a stable value. Fol-low the increase of depth of cut and angle of cone,this trend of highest cutting temperature fell down. When the cutting speed was lower than 50m/s, the highest temperature increased with the velocity increasing. When the velocity was higher than 50m/s,the highest temperature fell down.
Key words: single alumina grit cutting;temperature field;highest cutting temperature;finite element method
0引言
齿轮是汽车传动中最主要的部件，通常采用磨削作为齿轮加工的最终工序，成形磨齿因能满足齿轮高精度、高效率的要求而被视为硬齿面齿轮的最常用的精加工方法。由于成形磨削输人热量高，接触面积大，机械行为与热效应的共同作用容易导致切削温度过高而造成热损伤。因此对磨削齿面温度进行分析可以给加工工艺的选择提供依据。
成型砂轮磨削齿面可视为砂轮表面众多随机分布的磨粒对齿面进行微量切削的累积效应。研究单颗磨粒的齿面磨前过程对于研究齿轮成形磨削过程的作用和机理有着非凡的意义。国内外学者利用传统的试验验法对其进行了许多研究，Anderson等采用自制半径
收稿日期：20160724;修回日期：20160811*基金项目：国家科技重大专项（2015ZX04003006）
为0.508mm的球形磨粒对AISI4340材料进行刻划实验，研究了切削速度对切削力、材料特性变化和塑性隆起的影响(2]。TTOpiz，XChen等人选用CBN磨粒来划擦En24T钢,其实验研究了磨粒切削刃形状对耕犁和切削的显著影响，并且比较了磨粒单刃切削与多刃切削的去除性能[3]。王建全等在直线式实验装置下进行金刚石磨具划擦实验模拟砂轮表面随机分布的磨粒的实际切削过程，对切削力产生的机理和切削工艺参数对切削力的影响进行了探讨[4]。但是他们都没有对单颗磨粒切削过程中的温度进行分析，这是因为：①磨粒尺寸微小使得测温实验平台难以搭建；②高速切削过程的温度场分析无法实时监测。而有限元仿真法就能对磨粒与工件之间态温度变化过程进行分析，弥
作者简介：杨理钧(1993—），男，广西贵港人，装甲兵工程学院预士研究生，研究方向为替轮高效精密瞻削技术，（E-mail)etum_li@163.eom 万方数据