论文开题：磨削工艺参数对不锈钢材料磨削力的影响研究

大学本科毕业论文(设计)开题报告
学院：　　　机电学院　　　　　　　　　　专业班级： 09级机制2班　
课题名称 磨削工艺参数对不锈钢材料磨削力的影响研究

1、本课题的的研究目的和意义：
不锈钢（Stainless Steel）指耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质和酸、碱、盐等化学浸蚀性介质腐蚀的钢，主要由马氏体钢、铁素体刚、奥氏体钢等，因种类不同而各有不同的用途。通常广泛应用于制造各种机械零配件、轴、五金工具、齿轮、标准件等。
磨削是指用磨料，磨具切除工件上多余材料的加工方法，磨削加工是应用较为广泛的机械加工方法之一。相比其他加工方式，如车削、铣削、刨削等，磨削加工具有磨削速度高，较高的加工精度和很小的表面粗糙度，加工范围广等特点。但是，磨削过程对于去除单位体积材料需要极高的能量输入，这些能量几乎全部转化为热量集中在磨削区内，导致磨削区的温度急剧升高，在这样高的温度下进行磨削，砂轮易于磨钝，工件容易烧伤。而磨削力是描述磨削过程、分析磨削机理最重要的物理量之一， 它反映了磨削区内砂轮与工件之间的相互作用， 直接关系着磨削过程中材料的去除机理、工件的表面质量以及砂轮的磨损情况。在本次实验中，通过对40CrMo这种合金钢磨削实验
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保证工件表面不烧伤的前提下实现高效率磨削应该优先提高进给速度.对比不同磨削线速度下的情况,发现磨削表面的温度随线速度的提高而升高,但是升高的幅度并不大,线速度从6. 5m/s增加到19. 6m/s后,温度升高的幅度在干磨状态下达到45%左右,在施加磨削液的状态下基本在37%左右,因此在保证磨削表面不烧伤的情况下可以适当提高磨削线速度,从而降低磨削力和磨削表面的粗糙度。
2.3 磨削温度的测量
目前在工业上还是利用热电变换器亦即通常所谓的热电偶的测触方法应用最广。把两种不同材料的导体A与B的一端直接连接在一起就构成了一个热电偶。习惯上导体A与B就称作是热电偶的两个热电极，它们直接相连的用来感受被测温度的那个端点称作是热电偶的热端，A、B的另外一端则称为冷端。只要在热电偶的冷端跨接一只高温毫伏表,构成一个闭合回路,使热端与冷端间产生温差,回路中就有电势产生,且产生的电势值与温差有关。这就是通常所谓的热电现象,回路中产生的电势就称为热电势。热电偶A、B回路中产生的热电势是热、冷端温度T、T。的函数,特别是当固定冷端温度T。不变时,回路热电势就仅仅只是热端温度T的函数。实际上热电势是由二部分电势组成的：1.两种材料的接触电动势（拍尔帖电势）：在A、B两种材料的结点处由于存在着电子密度差，密度大的材料中的电子要向密度小的材料扩散，这样密度大的材料因扩散失去电子便带正电，密度小的材料带浮点，待到电子扩散力与因扩散形成的电场力达到动态平衡时，形成相对稳定的电势，这就是所谓的接触电势。2.单一材料的温差电势(汤姆逊电势)：在单一的均质道题两端存在有温度差，则对某些金属如铜，电子将从高温端向低温段扩散，而对一些金属如康铜、铁等，电子会从低温端向高温煅扩散。像这样单一导体两端所产生的温差电势亦称为汤姆逊电势。
2.4 磨削参数对磨削力的影响
磨削深度的变化对磨削力的影响，随着砂轮磨削深度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；砂轮线速度Vs一定的条件下，随着工作台速度Vw的增大，大多数情况下，磨削力随之增大。
3、 本课题的主要研究内容（提纲）和成果形式：
40CrMo的力学性能
材料 抗拉强度 σb (MPa) 屈服强度 σs (MPa) 硬度 断面收缩率 ψ (%)

40CrMo 1080 930 217HB 45
3.1 磨削温度
磨削温度是加工时由磨削热所引起的工件温升的一个总称。磨削切下单位体积切屑所消耗的动力能可以达到普通切削时的10~20倍，且所消耗的动力能中约有70%~80%会以热能的形式传入工件。如此大量的魔血热进入工件势必会引起工件表面以及总体温度的增加，从而对工件表层的物理化学状态和尺寸形状偏差产生显著的影响，因此对于研究磨削温度的作用机理以及控制磨削时磨削区产生的磨削热是一个很重要的问题。本次试验将磨削温度进一步分成了工件总体的平均温度、工件表层的温度、砂轮磨削区的温度、以及磨粒磨削点的温度等4个部分。以此观察和研究其对磨削力的影响。
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层受到砂轮上磨粒的滑擦、耕犁、切削力的作用，承受着较大的塑性应变，使晶格扭曲、晶粒被拉长成纤维化，甚至脆化。往往是在切削第三变形区，由于磨粒刃口半径以及磨损产生的挤压、摩擦效应，使加工形成表面层发生塑性变形，而表层晶粒的扭曲变形对变形产生阻碍，使该层材料产生强化效应，硬度增大，形成所谓的加工硬化层。
3.3 磨削加工的残余应力
在磨削表层硬化的同时，残余应力有明显的变化。在表层部分经常构成不稳定的加工层，且在极薄层内出现的较大残余应力变化，这会在很大的层度上影响工件的使用性能。


4、拟解决的关键问题：
在本次实验中，通过对40CrMo这种合金钢磨削实验，分析磨削温度、表面残余应力等磨削参数，以及磨削深度、进给速度、磨削速度、磨削宽度等磨削用量对磨削力的影响，力求得出更好的工艺参数优化方案及数学模型。

5、研究思路、方法和步骤：
40CrMo的力学性能
材料 抗拉强度 σb (MPa) 屈服强度 σs (MPa) 硬度 断面收缩率 ψ (%)

40CrMo 1080 930 217HB 45
40CrMo的化学成分
材料 C Si Mn Cr Mo
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