論文開題：磨削工藝參數(shù)對不銹鋼材料磨削力的影響研究

大學(xué)本科畢業(yè)論文(設(shè)計)開題報告
學(xué)院：　　　機電學(xué)院　　　　　　　　　　專業(yè)班級： 09級機制2班　
課題名稱 磨削工藝參數(shù)對不銹鋼材料磨削力的影響研究

1、本課題的的研究目的和意義：
不銹鋼（Stainless Steel）指耐空氣、蒸汽、水等弱腐蝕介質(zhì)和酸、堿、鹽等化學(xué)浸蝕性介質(zhì)腐蝕的鋼，主要由馬氏體鋼、鐵素體剛、奧氏體鋼等，因種類不同而各有不同的用途。通常廣泛應(yīng)用于制造各種機械零配件、軸、五金工具、齒輪、標(biāo)準(zhǔn)件等。
磨削是指用磨料，磨具切除工件上多余材料的加工方法，磨削加工是應(yīng)用較為廣泛的機械加工方法之一。相比其他加工方式，如車削、銑削、刨削等，磨削加工具有磨削速度高，較高的加工精度和很小的表面粗糙度，加工范圍廣等特點。但是，磨削過程對于去除單位體積材料需要極高的能量輸入，這些能量幾乎全部轉(zhuǎn)化為熱量集中在磨削區(qū)內(nèi)，導(dǎo)致磨削區(qū)的溫度急劇升高，在這樣高的溫度下進(jìn)行磨削，砂輪易于磨鈍，工件容易燒傷。而磨削力是描述磨削過程、分析磨削機理最重要的物理量之一， 它反映了磨削區(qū)內(nèi)砂輪與工件之間的相互作用， 直接關(guān)系著磨削過程中材料的去除機理、工件的表面質(zhì)量以及砂輪的磨損情況。在本次實驗中，通過對40CrMo這種合金鋼磨削實驗
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保證工件表面不燒傷的前提下實現(xiàn)高效率磨削應(yīng)該優(yōu)先提高進(jìn)給速度.對比不同磨削線速度下的情況,發(fā)現(xiàn)磨削表面的溫度隨線速度的提高而升高,但是升高的幅度并不大,線速度從6. 5m/s增加到19. 6m/s后,溫度升高的幅度在干磨狀態(tài)下達(dá)到45%左右,在施加磨削液的狀態(tài)下基本在37%左右,因此在保證磨削表面不燒傷的情況下可以適當(dāng)提高磨削線速度,從而降低磨削力和磨削表面的粗糙度。
2.3 磨削溫度的測量
目前在工業(yè)上還是利用熱電變換器亦即通常所謂的熱電偶的測觸方法應(yīng)用最廣。把兩種不同材料的導(dǎo)體A與B的一端直接連接在一起就構(gòu)成了一個熱電偶。習(xí)慣上導(dǎo)體A與B就稱作是熱電偶的兩個熱電極，它們直接相連的用來感受被測溫度的那個端點稱作是熱電偶的熱端，A、B的另外一端則稱為冷端。只要在熱電偶的冷端跨接一只高溫毫伏表,構(gòu)成一個閉合回路,使熱端與冷端間產(chǎn)生溫差,回路中就有電勢產(chǎn)生,且產(chǎn)生的電勢值與溫差有關(guān)。這就是通常所謂的熱電現(xiàn)象,回路中產(chǎn)生的電勢就稱為熱電勢。熱電偶A、B回路中產(chǎn)生的熱電勢是熱、冷端溫度T、T。的函數(shù),特別是當(dāng)固定冷端溫度T。不變時,回路熱電勢就僅僅只是熱端溫度T的函數(shù)。實際上熱電勢是由二部分電勢組成的：1.兩種材料的接觸電動勢（拍爾帖電勢）：在A、B兩種材料的結(jié)點處由于存在著電子密度差，密度大的材料中的電子要向密度小的材料擴散，這樣密度大的材料因擴散失去電子便帶正電，密度小的材料帶浮點，待到電子擴散力與因擴散形成的電場力達(dá)到動態(tài)平衡時，形成相對穩(wěn)定的電勢，這就是所謂的接觸電勢。2.單一材料的溫差電勢(湯姆遜電勢)：在單一的均質(zhì)道題兩端存在有溫度差，則對某些金屬如銅，電子將從高溫端向低溫段擴散，而對一些金屬如康銅、鐵等，電子會從低溫端向高溫煅擴散。像這樣單一導(dǎo)體兩端所產(chǎn)生的溫差電勢亦稱為湯姆遜電勢。
2.4 磨削參數(shù)對磨削力的影響
磨削深度的變化對磨削力的影響，隨著砂輪磨削深度ap的增大，法向磨削力Fn(和切向磨削力Ft)都呈波浪式的起伏；砂輪線速度Vs一定的條件下，隨著工作臺速度Vw的增大，大多數(shù)情況下，磨削力隨之增大。
3、 本課題的主要研究內(nèi)容（提綱）和成果形式：
40CrMo的力學(xué)性能
材料 抗拉強度 σb (MPa) 屈服強度 σs (MPa) 硬度 斷面收縮率 ψ (%)

40CrMo 1080 930 217HB 45
3.1 磨削溫度
磨削溫度是加工時由磨削熱所引起的工件溫升的一個總稱。磨削切下單位體積切屑所消耗的動力能可以達(dá)到普通切削時的10~20倍，且所消耗的動力能中約有70%~80%會以熱能的形式傳入工件。如此大量的魔血熱進(jìn)入工件勢必會引起工件表面以及總體溫度的增加，從而對工件表層的物理化學(xué)狀態(tài)和尺寸形狀偏差產(chǎn)生顯著的影響，因此對于研究磨削溫度的作用機理以及控制磨削時磨削區(qū)產(chǎn)生的磨削熱是一個很重要的問題。本次試驗將磨削溫度進(jìn)一步分成了工件總體的平均溫度、工件表層的溫度、砂輪磨削區(qū)的溫度、以及磨粒磨削點的溫度等4個部分。以此觀察和研究其對磨削力的影響。
3.2. 磨削表面加工硬化
磨削加工中被加工工件材料的表面層受到砂輪上磨粒的滑擦、耕犁、切削力的作用，承受著較大的塑性應(yīng)變，使晶格扭曲、晶粒被拉長成纖維化，甚至脆化。往往是在切削第三變形區(qū)，由于磨粒刃口半徑以及磨損產(chǎn)生的擠壓、摩擦效應(yīng)，使加工形成表面層發(fā)生塑性變形，而表層晶粒的扭曲變形對變形產(chǎn)生阻礙，使該層材料產(chǎn)生強化效應(yīng)，硬度增大，形成所謂的加工硬化層。
3.3 磨削加工的殘余應(yīng)力
在磨削表層硬化的同時，殘余應(yīng)力有明顯的變化。在表層部分經(jīng)常構(gòu)成不穩(wěn)定的加工層，且在極薄層內(nèi)出現(xiàn)的較大殘余應(yīng)力變化，這會在很大的層度上影響工件的使用性能。


4、擬解決的關(guān)鍵問題：
在本次實驗中，通過對40CrMo這種合金鋼磨削實驗，分析磨削溫度、表面殘余應(yīng)力等磨削參數(shù)，以及磨削深度、進(jìn)給速度、磨削速度、磨削寬度等磨削用量對磨削力的影響，力求得出更好的工藝參數(shù)優(yōu)化方案及數(shù)學(xué)模型。

5、研究思路、方法和步驟：
40CrMo的力學(xué)性能
材料 抗拉強度 σb (MPa) 屈服強度 σs (MPa) 硬度 斷面收縮率 ψ (%)

40CrMo 1080 930 217HB 45
40CrMo的化學(xué)成分
材料 C Si Mn Cr Mo
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