CN 41-1243/TG ISSN 1006-852X

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有序排布金刚石滚轮修整砂轮过程中的修整力

张瑞 周帅康 赵华东 朱振伟 何鸿辉 刘畅

张瑞, 周帅康, 赵华东, 朱振伟, 何鸿辉, 刘畅. 有序排布金刚石滚轮修整砂轮过程中的修整力[J]. 金刚石与磨料磨具工程, 2025, 45(1): 93-101. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2024.0004
引用本文: 张瑞, 周帅康, 赵华东, 朱振伟, 何鸿辉, 刘畅. 有序排布金刚石滚轮修整砂轮过程中的修整力[J]. 金刚石与磨料磨具工程, 2025, 45(1): 93-101. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2024.0004
ZHANG Rui, ZHOU Shuaikang, ZHAO Huadong, ZHU Zhenwei, HE Honghui, LIU Chang. Force of dressing grinding wheels by diamond rollers with orderly arrangement grains[J]. Diamond & Abrasives Engineering, 2025, 45(1): 93-101. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2024.0004
Citation: ZHANG Rui, ZHOU Shuaikang, ZHAO Huadong, ZHU Zhenwei, HE Honghui, LIU Chang. Force of dressing grinding wheels by diamond rollers with orderly arrangement grains[J]. Diamond & Abrasives Engineering, 2025, 45(1): 93-101. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2024.0004

有序排布金刚石滚轮修整砂轮过程中的修整力

doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2024.0004
基金项目: 高精度复杂型面金刚石制品关键技术开发及产业化(18XTZX12006)。
详细信息
    作者简介:

    通信作者:张瑞,女,1970年生,博士、教授。主要研究方向:超硬磨料磨具。E-mail:lyzr@zzu.edu.cn

  • 中图分类号: TG73; TG74

Force of dressing grinding wheels by diamond rollers with orderly arrangement grains

  • 摘要: 为提升滚轮的修整性能和使用寿命,明确滚轮表面磨粒的不同排布对其修整性能的影响,采用错位、阵列和叶序3种磨粒排布的金刚石滚轮修整砂轮,对修整过程进行有限元仿真,并设计修整实验验证仿真结果。结果表明:在金刚石滚轮修整砂轮的过程中,磨粒的有序排布会对修整力产生影响,其中阵列排布的滚轮修整力最大,错位排布次之,叶序排布最小;叶序排布相较于错位与阵列排布,有利于减少滚轮表面磨粒磨损,提升滚轮的修整性能与使用寿命。

     

  • 图  1  轴承内圈沟道磨削用金刚石修整滚轮

    Figure  1.  Diamond dressing roller for trench grinding of bearing inner ring

    图  2  金刚石修整滚轮设计图纸

    Figure  2.  Diamond dressing roller design drawing

    图  3  滚轮模型与局部放大图

    Figure  3.  Roller model and local magnification

    图  4  磨粒库部分磨粒

    Figure  4.  Part of abrasives grain in abrasive grain library

    图  5  不同排布下金刚石修整滚轮模型

    Figure  5.  Diamond dressing roller model under different arrangement

    图  6  接触弧区域模型

    Figure  6.  Contact arc region model

    图  7  砂轮网格划分

    Figure  7.  Grinding wheel meshing

    图  8  应力云图

    Figure  8.  Stress nephogram

    图  9  法向修整力

    Figure  9.  Normal dressing force

    图  10  切向修整力

    Figure  10.  Tangential dressing force

    图  11  3种排布的金刚石滚轮模型磨粒轨迹线

    Figure  11.  Three kinds of arrangement of diamond roller model abrasive grains track line

    图  12  测力仪

    Figure  12.  Dynamometer

    图  13  改装的后顶尖

    Figure  13.  Modified rear center

    图  14  Dynoware软件测量数据

    Figure  14.  Dynoware software measurement data

    图  15  实验法向修整力

    Figure  15.  Experimental normal dressing force

    图  16  实验切向修整力

    Figure  16.  Experiment tangential dressing force

    表  1  滚轮与砂轮仿真模型参数

    Table  1.   Parameters of roller and grinding wheel simulation model

    模型外径 d1 / mm孔径 d2 / mm厚度 t / mm
    金刚石滚轮52.53.65
    白刚玉砂轮20103.65
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    表  2  金刚石与白刚玉材料参数

    Table  2.   Diamond and white corundum material parameters

    材料 密度 ρ /
    (t·mm−3
    杨氏模量 E / MPa 泊松比 v
    金刚石3.52 × 10−91.05 × 1060.1
    白刚玉3.98 × 10−9 3.5 × 1050.22
    材料热膨胀系数 $ \alpha $热导率 $ \lambda $ /
    (W·m−1·K−1
    比热容 c /
    (mJ·t−1·K−1
    金刚石1.26 × 10−62 000 4.2 × 108
    白刚玉 30.1456.0 × 108
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    表  3  99.5% Al2O3陶瓷的JH-2本构模型[14]

    Table  3.   JH-2 constitutive model of 99.5% alumina ceramics[14]

    本构
    模型
    密度 ρ /
    (t·mm− 3
    剪切模量
    G / MPa
    A N B M C
    3.7 × 10− 9 90 160 0.93 0.6 0.31 0.6 0
    $ \dot{\varepsilon}_0 $ 拉伸强度
    Rm / MPa
    $ {\sigma }_{\mathrm{i}}^{\mathrm{m}\mathrm{a}\mathrm{x}} $ $ {\sigma }_{\mathrm{f}}^{\mathrm{m}\mathrm{a}\mathrm{x}} $ HEL /
    MPa
    $ {p}_{\mathrm{H}\mathrm{E}\mathrm{L}} $ /
    MPa
    $ \beta $
    1 200 1.004 4 0.2 279 0 1 460.0 1
    $ {K}_{1} $ $ {K}_{2} $ $ {K}_{3} $
    130950 0 0
    损伤
    模型
    $ {D}_{1} $ $ {D}_{2} $ $ {\stackrel{-}{\varepsilon }}_{\mathrm{f},\mathrm{m}\mathrm{a}\mathrm{x}}^{\mathrm{p}\mathrm{l}} $ $ {\stackrel{-}{\varepsilon }}_{\mathrm{f},\mathrm{m}\mathrm{i}\mathrm{n}}^{\mathrm{p}\mathrm{l}} $ FS IDamage
    0.005 1.0 0.005 0 0.2 0
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    表  4  砂轮规格参数

    Table  4.   Grinding wheel specification

    参数 取值
    外径 d1 / mm 400
    孔径 d2 / mm 203
    厚度 t / mm 50
    粒度 80
    硬度 K
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    表  5  滚轮修整实验设计

    Table  5.   Roller dressing test design

    阶段 滚轮转速
    v1 / (r·min− 1
    砂轮转速
    v2 / (r·min− 1
    磨削速度
    v3 / (mm·min− 1
    磨削量
    d / mm
    成型修整 81 1 488 0.14 3.5
    工件A 81 1 488 0.14 3.5
    工件B 81 1 488 0.14 3.5
    工件C 81 1 488 0.14 3.5
    修整 81 1 488 0.14 0.7
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-01-04
  • 修回日期:  2024-04-01
  • 录用日期:  2024-04-18
  • 网络出版日期:  2024-04-18
  • 刊出日期:  2025-02-20

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