第
43
卷第
6
期
2011
年
11
月
四川大学学报(工程科学版)
JOURNAL
OF
SICHUAN
UNIVERSITY
(ENGINEERING
SCIENCE
EDITION)
Vo
l.
43
No.6
Nov.
2011
文章编号:
1009-3087
(2011)
06
-0
238
-0
5
砂带恒压磨削的有限元热学模型及实验验证
张毅
1
气张伟文
2
郭钢
2
(1.重庆大学软件学院，重庆
400044;2.
重庆大学机械工程学院，重庆
400044)
摘
要:为了研究恒压砂带磨削的磨削温度与磨削参数之间的关系，改善磨削加工工艺，提高磨削质量，从磨削接
触区域的弹性接触分析人手，研究了恒压砂带磨削区域上热源分布规律，建立了恒压砂带磨削的有限元热学模型，
分析了磨削过程中的热现象，并进行了磨削温度的实验验证。结果表明，磨削热大部分集中于中间较宽的接触区
域，单点磨削温度前期升温速度较快，而后期阶段降温速度则较为缓慢，磨削区面积较大时，磨削热分布较为平均。
恒压砂带磨削实验采用热电偶露头埋设和浅埋设
2
种测温方式，分别测量了磨削区表面磨削温度和表层磨削温
度，实验结果和模拟结果基本吻合，因此，所建立的恒压砂带磨削的有限元热学模型是有效的。
关键词:砂带磨削;恒压磨削;有限元分析;热学模型;温度场
中图分类号
:TG580.1
文献标志码
:A
Finite
Element
Thermal
Model
and
Experimental
Verification
for
Constant
Pressure
ßelt
Grinding
Process
ZHANG
Yi
1
•
2
,
ZHANG
Wei-wen
2
,
GUO
Ga
ni
(1.
School
of
Software
Eng.
,
Chongqing
Univ.
,
Chongqing
400044 , China;
2.
College
of
Mechanical
Eng.
,
Chongqing
Univ.
,
Chongqing
400044 ,China)
Abstract;
In order to study the relationships between the grinding temperature
and
grinding
p
町
ameters
for constant pressure grinding
process
, a finite element thermal model was derived and expressed.
So
the grinding process
and
甲
ality
was improved.
ßased
on
the
e-
lastic contact analysis
in
the grinding contact area, the heat distribution of the grinding contact area was studied for the constant
pres-
sure belt grinding process. A finite element thermal model was implemented. Thermal phenomena were analyzed in the constant pressure
belt grinding process. The experiments of grinding temperature were completed. The results showed that most of grinding heat concen-
trates
in
the middle of a wide
contact
缸
ea.
Grinding temperature rises faster
in
the heating stage ,
and
drops slow
in
the cooling stage.
Wh
en
the grinding
area
is large , the grinding heat distribution is more average. Experiments of the constant pressure grinding process
used
two
temperature measurement methods of buried outcrop
and
shallow
buried.
咀
le
grinding temperature was measured on the
sur-
face and under the surface in grinding area. Experiment results and simulation results were probably consistent.
Key
words;
belt grinding; constant pressure grinding; finite element analysis; thermal model; temperature field
恒压磨削作为砂带磨削的一种重要的工作方
式，被广泛应用于精密磨削、抛光等加工工艺上。恒
压砂带磨削的工作原理在一定程度上类似于砂轮形
式磨削加工。不过，砂带磨削具有冷态磨削以及弹
性磨削等特性。由于磨削温度是影响磨削质量的重
要因素，研究恒压磨削的磨削温度与磨削参数之间
的关系，对改善磨削加工工艺，提高磨削质量具有重
收稿日期
;2010
一
02
-14
基金项目:重庆市科技攻关计划资助项目
(2008AB3014)
作者简介:张毅(1
962
斗，男，副教授，博士.研究方向:机械
工程.
E-mail;cquzhangyi@163.com
要的意义。
磨削温度有限元分析可帮助分析工件残留应力
分布及相变形变。
Doman
等使用
2
维移动热源模型
分析了磨削过程中的磨削温度变化导致的相变
[1]
磨削会生成较长深度的相变带。对磨削引起的摔硬
现象，张磊等基于
Jaeger
的移动热源理论建立有限
元模型，研究了
40Cr
钢磨削过程中磨削热引起的磨
削强化作用
[2]
0
Chryssolouris
结合实验和数值模拟
方法分析了引起磨削津硬时磨削温度的分布情
况
[3]
。有限元模拟的有效性可通过实验的方式验
证。磨削热的实验分析一般可用热电偶或红外的测
温方式。采用热电偶作为感温元件，谢佳芝对氮化
硅陶瓷的高效深磨的温度进行了测量，根据实验结
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