基于热力耦合的单磨粒临界磨削仿真分析

吴书安，祝锡晶，郭策

（中北大学 机械与动力工程学院，太原 030051）

磨削加工是精密加工中一种重要的方法。在磨削加工的仿真研究中，单磨粒磨削作为砂轮磨削的一种简化形式，近年来受到越来越多学者的重视[1—2]。SU等[3]采用自适应网格划分技术，建立了一种粒尖为四凌锥切刃的单磨粒磨削模型。张明等[4]使用Deform-2D软件建立单磨粒磨削平面仿真模型，分析了磨粒前角与磨削力和工件表面温度之间的关系。在磨削中，材料的塑性去除能实现工件表面更低粗糙度和更好表面质量的要求[5]。BIFANO等[6]最早研究磨削过程的塑性加工临界条件，认为当磨粒切削深度小于其临界磨削深度时，可以实现脆性材料的塑性去除。言兰等[7]通过数值仿真研究不同工艺参数下单磨粒耕犁和磨削的临界磨削转变过程，得到不同切削速度下的临界转变切削深度。磨削时由工件与磨粒接触面摩擦产生的热量会对磨削过程有一定的影响[8]。HUO等[9]对单磨粒实现硅材料的脆-塑转变做了一定的研究，并分析了磨削热对磨削过程的影响。

Ti6Al4V合金具有比强度高和疲劳强度高等良好性能，在航空航天发动机和医疗器械等方面得到广泛应用。在这些应用场合，迫切需要运用更高表面质量和更低粗糙度的零部件。目前，尚未见针对Ti6Al4V合金材料受磨粒刃圆半径和磨削深度共同作用下实现临界磨削的研究。本文基于热力耦合模型，针对单磨粒的不同刃圆半径和磨削深度，对单磨粒实现材料的临界磨削进行仿真研究。……