CN 41-1243/TG ISSN 1006-852X

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SiCp/Al复合材料端磨磨削力模型构建与试验研究

曹桂新 董志国 张泽华 侯张敏

曹桂新, 董志国, 张泽华, 侯张敏. SiCp/Al复合材料端磨磨削力模型构建与试验研究[J]. 金刚石与磨料磨具工程, 2023, 43(3): 340-347. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2022.0112
引用本文: 曹桂新, 董志国, 张泽华, 侯张敏. SiCp/Al复合材料端磨磨削力模型构建与试验研究[J]. 金刚石与磨料磨具工程, 2023, 43(3): 340-347. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2022.0112
CAO Guixin, DONG Zhiguo, ZHANG Zehua, HOU Zhangmin. Model construction and experimental research on end grinding force of SiCp/Al composites[J]. Diamond & Abrasives Engineering, 2023, 43(3): 340-347. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2022.0112
Citation: CAO Guixin, DONG Zhiguo, ZHANG Zehua, HOU Zhangmin. Model construction and experimental research on end grinding force of SiCp/Al composites[J]. Diamond & Abrasives Engineering, 2023, 43(3): 340-347. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2022.0112

SiCp/Al复合材料端磨磨削力模型构建与试验研究

doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2022.0112
基金项目: 山西省自然科学基金《颗粒增强型复合材料的两相微观结构端面轮廓序列三维模型重构测量系统的开发》(2018-03-421045)
详细信息
    通讯作者:

    董志国,男,1975年生,博士、副教授。主要研究方向:磨料流光整加工。E-mail:dong_zhiguo@126.com

  • 中图分类号: TG58;TG74

Model construction and experimental research on end grinding force of SiCp/Al composites

  • 摘要: 针对SiCp/Al逐层磨削两相三维重构需要精密高效端磨的问题,基于单颗磨粒磨削SiCp/Al的磨削力,在考虑切屑变形力、摩擦力、SiC颗粒断裂破碎力的基础上,建立SiCp/Al的端磨磨削力解析模型,结合试验研究切削速度、工件进给速度和轴向磨削深度等参数对加工表面粗糙度的影响规律,并探讨SiCp/Al金相表面快速磨削的加工工艺。结果表明:构建的端磨磨削力解析模型与试验的法向磨削力Fn的总体平均误差为12.98%,切向磨削力Ft的总体平均误差为3.49%;表面粗糙度随切削速度增大而减小,随进给速度和轴向磨削深度的增大而增大;用磨料颗粒基本尺寸为13.0 μm的磨具,经过6次磨抛获得良好金相表面,所需磨削加工时间为600 s,可实现SiCp/Al金相表面的快速磨削。

     

  • 图  1  端磨示意图

    Figure  1.  Schematic diagram of end grinding

    图  2  工具与工件的磨削接触区

    Figure  2.  Grinding contact zone between grinding wheel and workpiece

    图  3  加工试验装置

    Figure  3.  Processing test device

    图  4  磨削力随切削速度变化的关系

    Figure  4.  Relationship between grinding force and cutting speed

    图  5  磨削力随进给速度变化的关系

    Figure  5.  The relation between grinding force and feed speed

    图  6  磨削力随轴向磨削深度变化的关系

    Figure  6.  The relationship between tangential grinding force and axial grinding depth

    图  7  表面粗糙度

    Figure  7.  Surface roughness

    图  8  工件表面形貌图

    Figure  8.  Surface topography of the workpiece

    图  9  加工试验结果

    Figure  9.  Machining test results

    图  10  工件金相表面

    Figure  10.  Metallographic surface of workpiece

    表  1  系数确定用试验参数

    Table  1.   Test parameters for coefficient determination

    编号切削速度
    vs / (mm·s−1)
    进给速度
    vw / (mm·s−1)
    径向磨削深度
    ap / mm
    轴向磨削深度
    b / mm
    11 253.460.0330.005
    21 253.460.0530.008
    33 313.650.0530.008
    43 313.650.0330.008
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    表  2  davvw对应表

    Table  2.   dav and vw corresponding table

    vw / (mm·s−1)0.020.030.040.05
    dav / mm5.9945.9915.9885.985
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    表  3  各试验系数参数值

    Table  3.   Parameter values of each test coefficient

    系数数值
    K12.735 291 788 × 107
    K26.516 577 4 × 107
    K34.055 336 × 106
    K432.68
    K55.888 781 × 106
    K6'1.118 88 × 107
    K7'3.164 09 × 107
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    表  4  试验参数

    Table  4.   Test parameters

    编号切削速度
    vs / (mm·s−1)
    进给速度
    vw / (mm·s−1)
    轴向磨削深度
    b / mm
    径向磨削深度
    ap / mm
    11 253.460.050.0053
    21 880.190.050.0053
    32 506.920.050.0053
    43 313.650.050.0053
    51 253.460.020.0053
    61 253.460.030.0053
    71.253.460.040.0053
    81 253.460.050.0053
    91 253.460.050.0043
    101.253.460.050.0063
    111 253.460.050.0083
    121 253.460.050.003
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-07-18
  • 修回日期:  2022-09-07
  • 录用日期:  2022-09-16
  • 刊出日期:  2023-06-20

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