通過對接觸表面及其磨損的數(shù)字建模研究砂帶磨削對工件表面質(zhì)量的影響

摘要：砂帶磨削是一種精加工制造工序，實驗研究表明砂帶磨削能提高工件表面質(zhì)量并減小工件表面殘余應(yīng)力。
本論文通過建立三維數(shù)字模型，來研究砂帶與被加工表面的接觸情況，特別是弄清其中的物理磨損狀況。這種方法為理解磨料在砂帶與工件接觸中如何去除被加工余量提供了非常重要的資料。有重要數(shù)據(jù)顯示：由作用在每個磨粒上的切削角和切向載荷所決定的正常載荷分布以及局部摩擦系數(shù)，壓力分布，接觸區(qū)的分布及其表面變形都可以通過該模型測得。
關(guān)鍵詞：砂帶磨削；數(shù)字建模；精加工；局部摩擦系數(shù)

1.介紹
硬態(tài)車削是一種精加工方式，它代表了所有制造過程中的嚴(yán)格而又昂貴的方面。最近的研究表明，硬態(tài)車削可以獲得讓人非常滿意的表面質(zhì)量。但從機(jī)械學(xué)的觀點來看，這種加工工藝會帶來不必要的殘余應(yīng)力。事實上，這種制造工藝會增加殘余應(yīng)力，并且會產(chǎn)生金屬硬粒，而這些都會破壞表面的裝配元素。更嚴(yán)重的是，這些問題又會導(dǎo)致工件表面質(zhì)量及其金屬性質(zhì)的改變。為了解決以上這些問題，我們必須采用一種超級精加工方式。
本論文中采用了砂帶磨削技術(shù)，實驗研究顯示：砂帶磨削工藝能提高工件表面質(zhì)量，材料疲勞強(qiáng)度，并降低表面粗糙度。為了研究（砂帶磨削時的）物理磨損以及砂帶磨削對工件表面質(zhì)量的影響，本文建立砂帶和加工表面的接觸的三維模型，模型資料提供了法向載荷分布，局部摩擦系數(shù)以及每個磨粒的切向載荷等參數(shù)，這些接觸參數(shù)對于諸如摩擦，附著力，磨損，熱導(dǎo)及電導(dǎo)系數(shù)等摩擦狀態(tài)的理解有著非常重要的作用。

2.實驗過程
2.1．砂帶磨削
圖1a和1d為砂帶磨削示意圖，這種切削工具的砂帶是由經(jīng)幾何校準(zhǔn)的金剛砂磨粒粘結(jié)于聚合體基材而成（如圖1b和1c所示）。被加工件為旋轉(zhuǎn)件，加工過程定義了磨削壓力以及軸向擺動。圖2b中標(biāo)出了本次研究采用的切削參數(shù)。