[发明专利]一种断续磨削工件边缘的温度场模型的建立方法

说明书

本发明公开了一种断续磨削工件边缘的温度场模型的建立方法，包括：以磨削工件为热源A，建立平面连续磨削区的温度场模型增加镜像热源A'，利用镜像热源法，建立断续磨削区的温度场模型本发明基于磨削温度场理论和镜像热源方法建立了一种断续磨削工件边缘的温度场模型，该模型可有效反映断续磨削时工件边缘处磨削区温度场分布情况，对分析研究断续工件烧伤机理、在线监测磨削烧伤现象、避免零件产品磨削烧伤具有重要意义，有利于提高企业产品质量和市场竞争力。

技术领域

本发明涉及工件磨削技术领域，特别涉及一种断续磨削工件边缘的温度场模型的建立方法。

背景技术

磨削过程去除单位体积切削所消耗的能量比车削要大得多，几乎所有的能量转化都在磨削区，转化为磨削热，使磨削区温度急剧升高。磨削区产生的高温可能导致多种热损伤形式，包括工件烧伤、工件金相转变、工件表面二次淬火、表层的软化、拉应力、裂纹以及疲劳强度的降低等。磨削烧伤可导致工件表面材料的再硬化和产生残余应力，会严重影响零部件的性能。对于大批量高质量生产的零件出现磨削烧伤现象对制造企业会是很大的经济损失，特别是对于断续磨削工件烧伤更是难以控制。由于断续磨削加工的特殊性，断续磨削工件的边缘处比普通平面磨削更容易发生烧伤。目前缺少对断续磨削烧伤机理的研究。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种断续磨削工件边缘的温度场模型的建立方法，能够有效反映断续磨削时工件边缘处磨削区温度场分布情况，对分析研究断续工件烧伤机理、在线监测磨削烧伤现象、避免零件产品磨削烧伤具有重要意义。

本发明实施例提供了一种断续磨削工件边缘的温度场模型的建立方法，包括：

以磨削工件为热源A，建立平面连续磨削区的温度场模型。

增加镜像热源A'，利用镜像热源法，建立断续磨削区的温度场模型。

本发明实施例提供了第一种可能的实施方式，其中，所述以磨削工件为热源A，建立平面连续磨削区的温度场模型，包括：

以磨削工件为热源A，建立磨削工件内部任意点任意时刻的温度模型公式其中θ为温度分布，α为热扩散率，τ为发热时间，θ_t为对应时间下的温度，c为比热容，ρ为密度，Q_d为坐标轴原点O处的发热强度，x、y、z分别为坐标点。

将热源设为无限长线热源，建立瞬时无限长线热源温度场模型公式

将热源设为持续发热状态下无限延长的线热源，建立持续发热状态下热源移动时的温度场模型，在线热源上任取微分线段dτ_i瞬间，运动热源所发热量Q_sdτ_i对M点所造成的温升公式其中，热源以速度v沿着x轴平移，热源发热时间为t秒，Q_s为线热源均匀发出的热量。

将磨削工件内部某一点的温升模型中的热源由矩形分布修正为三角形，得到平面磨削区的温度场模型公式其中，为热源平均发热强度，κ为发热强度常量，l_c为热源长度，K₀为对称函数(零阶二类修正贝塞尔函数)，ξ为线热源中的某一位置，热源发热功率为ξ的函数，即在ξ处取dξ看做一线热源，其发热功率为

本发明实施例提供了第二种可能的实施方式，其中，所述增加镜像热源A'，利用镜像热源法，建立断续磨削区的温度场模型，包括：

以磨削工件作为绝热面，在绝热面的另一侧镜像位置增加镜像热源A'，平面磨削时两边磨削砂轮与工件接触处的磨削区相向移动并重合，建立假想磨削温升模型，磨削区内一个磨削弧长内的温升公式为

建立断续磨削区的温度场模型，实际的温度模型曲线处于一个磨削弧长的温升与两个磨削弧长的温升之间，T_n＝(1+n)T，得到普通平面磨削区的温升公式为其中n为温度增量与普通平面磨削温度的比值，0＜n＜1。