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

大學本科畢業(yè)論文(設計)開題報告
學院：　　　機電學院　　　　　　　　　　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。通常廣泛應用于制造各種機械零配件、軸、五金工具、齒輪、標準件等。
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)，導致磨削區(qū)的溫度急劇升高，在這樣高的溫度下進行磨削，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)高效率磨削應該優(yōu)先提高進給速度.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用最廣。把兩種不同材料的導體A與B的一端直接連接在一起就構(gòu)成了一個熱電偶。習慣上導體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，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，硬度增大，形成所謂的加工硬化層。
3.3 磨削加工的殘余應力
在磨削表層硬化的同時，殘余應力有明顯的變化。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、表面殘余應力等磨削參數(shù)，以及磨削深度、進給速度、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)學模型。

5、研究思路、方法和步驟：
40CrMo的力學性能
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的化學成分
材料 C Si Mn Cr Mo
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