ELID磨削过程中磨削温度有限元仿真及分析
ELID镜面磨削硬质合金的工艺参数实验研究
KC:;3FF PC3FF-/0 ） 。7O)P 修锐法是近几年来金属结合 剂类超硬磨料修整技术的一项新成就， 由日本理化研 究所大森教授研制成功。利用 7O)P 法在线修锐金刚
影响规律。
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实验过程： 在不改变其它参数的情况下， 分别在硬 质合金试件上做磨削深度为 ’( !2、 &( !2、 1 !2、 ’ 2 的磨削实验， 每个磨削深度进给 : 次， 以保证加工 ! 表面质量是在相应的进给深度下获得， 且每次磨削前 保证砂轮和试件的状态相同。 磨削深度对硬质合金表面质量影响的实验数据见 表 &。 !$ ! 实验条件 改装的 %!&’( 平面磨床（ 如图 ’ ） ， )&( 的铸铁基 金刚石砂轮， *+,- 镜面磨削高频脉冲电源， .-%/— ’(( 磨削液。
!"#$ 镜面磨削硬质合金的工艺参数实验研究
肖 强 千学明 沈云波
（ 西安工业大学机电工程学院， 陕西 西安 !$%%&’ ） 摘 要： 随着国防尖端技术的迅速发展， 许多具有独特性能的新材料得到了日益广泛的应用， 如光学玻璃、 硬 质合金。但 采 用 传 统 磨 削 工 艺 加 工 这 些 材 料 很 难 得 到 良 好 的 表 面 质 量。在 线 电 解 砂 轮 修 整 （ !"#$） 磨削技术是一项新的、 高效的磨削方法， 它有效地实现了许多难加工材料的超精密加工和 高效加工。针对硬质合金的特性， 用 !"#$ 磨削方法应用于硬质合金的精密加工， 通过实验研究 !"#$ 磨削中工艺参数对加工表面的影响规律， 找到了在一定条件下优化的工艺参数。 !"#$ 磨削 关键词： 工艺参数 表面质量
实验现象与结果分析： 从实验结果可以看出电极 间隙在较小（ ,- + $ ,- # && ） 时， 加工工件的表面质量 相对较好， 而随着电极间隙的增大， 工件表面粗糙度值 有较大幅度的增大趋势（ 图 %） 。从实验过程可以看 到， 电极间隙越小， 电解能力越强， 电流密度越大。而 电流密度又决定着氧化膜的成膜质量。一般情况下， 电流密度应控制在一定的范围内， 不能过高， 也不能太 低。太高成膜速度固然快， 效率高， 但氧化膜的致密性 下降， 使氧化膜过厚， 不仅影响磨粒的出刃高度， 而且 使砂轮过度损耗。电流密度过低甚至不电解， 就起不 到使砂轮电解修锐的目的， 失去了在线电解砂轮的意 义， 如图 0 。另外， 对于硬质合金的磨削来说， 电极间 隙的调整也要根据磨削状态和其它电解参数的不同进 行选取。在精磨阶段， 应在保证电极不接触砂轮的情 占空比对硬质合金， 表面质量影响的实验数据见 表 #。 实验现象与结果分析： 从实验结果看（ 如图 5 ） ， 加 工工件的表面质量在占空比为 + . ’ 、 ’ . # 时较好， 而较 小或过大， 对被加工工件的表面质量都有影响。从实 验过程看， 随着占空比的增大， 电解电流随之增大， 电 解速度也随着增加； 但达到动态平衡时， 占空比大的情 况下电解电流较大。说明占空比大， 电解能力强， 成膜 的速度快； 而占空比小， 电解能力相对较弱成膜速度较 慢（ 如图 1 ） 。这是因为占空比大， 脉冲时间长， 间歇时
磨削温度的有限元仿真
足够小 ， 这种线性插值 函数的误 差也就很小 ， 即
Ｔ＝ａ ＋ａ ｘ ３ ＋ａ￣ ｌ ２ ＋ａ ｙ ． ｚ （ １
．
１ ）
式中 ａ， ，３ ４ ｌ ， 是待定 常数 ，它们可 由节 点上 的温度值 来 决 ａａ ａ 定 。将节点 的坐标及温度值代入上式得 ：
了 ： ａ 臻 ｆ ｎ ｙＦ ｎ Ｆ
元 求解 ， 由于其边界条件简单 ， 因此可得到有限个热传导 方程 式 求解这些数学方程式就可得到所需的温度场分 布。由于每 个单元都是 由若 干个节点组成 ，单元 内部某一点 的温 度可 由
Ｍ Ｍ｝ 【 ｛ ｛ｌ ＝玎 ｎ 一Ｊ ￡ ，
节点温度与形函数的乘积得到 ，这样整个温 度场 就可以用节 点温度来表示。运 用有 限元法对磨削温度场进行分析 ， 不需简
．
一
．
有限元方法在■黼江度炀研兜中的应用
则单 元的形 函数就可 以确定 。 ３确定单 元算法 ， ． 引入载荷及边 界条件 ， 建立单 元平衡 方
有限单元法是利 用离散 化的概念 ，把弹性连续体 划分 为
一
个 由若干有限单元 组成 的集合体 。 通过单元分析 和组合 ， 得
程并计算 。 单元 的计算方法有变分求解法和加权余量法。 将三 Fra bibliotek９４— ．
然后将 所有节点上的温度值 Ｔ、 ｎ 出来 。有限单元法的 Ｔ…Ｔ 求 合 成与实 现计算 最终 归结 为求解一个 大型线 性代数 方程组 ， 在 Ａ Ｓ Ｓ计算 中， ＮＹ 采用的是适用于求解大型矩 阵线 性方程组
逐 次超 松 弛 迭 代 法 求 解 器 。
类边界条件定义到单元上 ， 可得到相应 的变分形 式 ， 类边界 三 条件 得到的解 的形式相 同， 均为下式 ：
平面磨削温度有限元分析
第4章平面磨削温度有限元分析平面磨削加工过程中，通常使用最简单的热电偶法测量磨削温度场，但是热电偶法测量过程中或多或少的破坏了工件的整体性，测的的磨削温度场的温度值会有不小的偏差，对研究磨削温度场的机理带来不小的困难。
磨削温度场只是磨削过程的一种表现形式，通过建立磨削温度场可以研究磨削参数对磨削的作用及影响,但首要解决的是要正确的建立磨削温度场。
同时，磨削温度也可以来研究磨削过程中的各种状况，例如砂轮磨损状况等。
随着对有限元软件功能的不断提升与完善，可以利用其对磨削过程进行仿真。
既使分析过程更加形象，又可节省人力物力，还能解决一些无法直接通过试验进行研究的复杂的问题。
本文中采用ANSYS软件对磨削状态下工件的温度场进行分析，能够较为精确得出工件表面及内部的温度分布。
4.1磨削温度场的有限元模型通过ANSYS有限元软件的各个处理模块建立有限元模型。
对磨削温度场的分析可以分为以下三个步骤[15]：4.1.1前处理结合磨削过程中的物理环境，考虑到磨削过程中影响数值模拟的精度等诸多因素，对分析的模型进行适当的简化并作出如下假设：一是被磨削工件的初始温度为室温（25℃）。
二是忽略磨料与工件之间的化学反应。
三是由于空气导热系数很小，忽略对流现象。
本文的磨削温度场仿真加载如图4-1所示：图4-1 仿真加载模型示意图1.模型的建立首先，需要通过ANSYS或者其他三维软件建立工件的有限元模型。
工件的三维尺寸为1063⨯⨯，建立的工件有限元模型如图4-2所示。
mm mm mm图4-2 工件有限元模型2.单元类型的选择有限元法是将一个连续的物体简化成由有限个单元组成的离散化模型，也就是有限元模型。
它是由一些形状简单的单元组成，各个单元之间通过节点连接，并承受一定的载荷，而节点是空间中坐标的位置具有一定的自由度，有限元分析就是求解节点处的自由度值。
在磨削温度场分析中，温度分析时的单元自由度就是温度。
在ANSYS单元库中有100多种不同类型的单元，每一个单元类型具有唯一的编号和一个标识单元类别的前缀。
磨削强化过程的温度场计算机动态仿真与实验验证
磨削强化过程的温度场计算机动态仿真与实验验证魏春明【摘要】对磨削强化技术进行了计算机仿真与实验分析,并将结果进行对比验证,温度场的有限元计算表明仿真结果与实验结果基本相符,提示磨削强化过程的计算机仿真可以基本代替成本高昂的实际磨削强化试验,不仅大大节省了研究成本,而且有望对磨削强化结果进行预测.【期刊名称】《黑龙江科技信息》【年(卷),期】2010(000)005【总页数】3页(P53-55)【关键词】磨削强化;温度场计算机动态仿真;实验【作者】魏春明【作者单位】哈尔滨市第九十中学校计算机组,黑龙江,哈尔滨,150001【正文语种】中文磨削强化技术是近期兴起的一项新技术，其原理是利用磨削过程中产生的热量使工件表层快速升温发生奥氏体化，并依靠砂轮磨粒或结合剂的滑擦、耕犁与切削等机械作用使奥氏体晶粒产生形变，最后通过基体的高热导率使工件表面快速冷却而实现马氏体相变，最终实现了表面淬火效果[1-2]。
可见，磨削强化技术是一种集磨削加工与表面淬火于一体的新技术，不仅提高了材料性能，还降低了加工成本，具有良好的经济和社会效益[3]。
目前磨削强化技术的应用尚未成熟，其研究也仅仅局限于实际加工的效果试验，理论研究较少，因此磨削强化的试验研究成本较高，而且具有很高的盲目性。
现针对这一缺点，提出并进行了磨削强化过程的计算机动态仿真，从而为试验过程中温度场的研究、强化效果的预测、各项加工参数的合理选择，以及强化过程的理论研究等内容提供了基础。
磨削强化过程中，砂轮与工件表面间的接触面即为热源。
由于砂轮与工件之间存在进给运动，因此该热源可视为沿着工件表面匀速移动；为了使工件表面产生良好的强化效果，该温度场还应当使工件与其接触时，表面迅速升温至Ac3以上并奥氏体化，并在其离开时迅速冷却，以产生足够的马氏体。
因此应当将移动热源和瞬态温度场结合，进行强化过程中工件表面的热分析。
根据传热学理论，三维瞬态温度场中的固体导热微分方程为[4-5]：式中 T——物体的瞬态温度（℃）；t——过程进行的时间（s）；λ——材料的导热系数；qm——热流密度；ρ——材料密度；cp——材料的定压比热（J/kg·℃）。
某航天型号轴类工件的ELID精密磨削加工工艺技术研究
同步电解修锐(electrolytic inprocess dressing,ELID) 磨削原理如图］所示。金属结合剂超硬磨料砂轮与电 源正极相连接作阳极，工具电极作阴极,在砂轮和电极 的间隙中通过电解磨削液，利用电解过程中的阳极溶 解效应，对砂轮粒，形成对砂轮的修锐作用； 同时生成一层钝化膜附着于砂轮表面,抑制砂轮过度 电解;当砂轮表面的磨粒磨损后，钝化膜被工件材料 刮擦去除,电解过程继续进行,对砂轮表面重新进行 修锐,整个过程重复进行。上述过程是一个动态平衡 的过程,既避免了砂轮过快消耗，又能自动保持砂轮 表面的磨削能力,从而使砂轮始终以最佳磨削状态连 续进行磨削加工。所以该技术将砂轮修锐与磨削加 工在线结合在一起，在金属基砂轮进行磨削加工的同 时利用电解方法对砂轮进行修锐,从而实现精密超精 密磨削。
工作台
图1 ELID磨削原理
实验材料
SiCp/Al
复合材料
表1力学性能
体积分 数/(%)
拉伸强 度/MPa
弹性模 量/GPa
40
441
125
伸长率/ (%)
0.7
表2试验条件
实验 设备
机床 测量仪
万能外圆磨床M1412（改装）
TR300表面粗糙度测量仪；S-3400N U型扫描 电子显微镜;圆柱度仪（瑞士）
磨削 条件
砂轮
铸铁结合剂金刚石砂轮（W40, W10, W5）
磨削液 专用ELID磨削液⑷
电解电源 特种专用电源
表3 ELID磨削参数
工序
电压/V
粗磨
25
半精磨
1主題：縉瞬割1造技术
1 Precision Manufacturing Technology
2049年第6期
ELID磨削过程中磨削温度的理论与实验研究的开题报告
ELID磨削过程中磨削温度的理论与实验研究的开题
报告
一、研究背景与意义
随着现代机械制造业的发展，越来越多的零件需要用到精密加工技术。
而磨削加工作为一种精密加工技术，具有加工精度高、表面质量好
等优点，被广泛应用于金属材料、陶瓷、玻璃等硬脆材料的加工中。
然而，磨削加工过程中容易产生高温，这不仅会对工件表面质量造
成影响，还会引起磨粒损伤和工具磨损，甚至导致工件变形和质量问题。
因此，磨削加工过程中磨削温度的研究显得十分重要。
二、研究内容
1. 磨削温度的理论模型
通过对磨削加工过程中的热学特性进行分析，建立基于磨削参数、
材料性能以及磨削界面情况等因素的磨削温度理论模型，并进行仿真分
析和对比验证。
2. 磨削温度的实验测量
采用高速红外测温仪等设备对磨削过程中的温度分布进行实时测量，并对实验数据进行处理和分析，得到磨削过程中不同工况下的温度变化
规律，以及磨削参数、材料性能等因素对磨削温度的影响。
三、研究难点与挑战
磨削过程中的温度变化受到多种因素的影响，因此建立合理的磨削
温度理论模型十分困难，需要综合考虑多种因素。
同时，磨削温度的实
验测量需要高精度的测温设备，且需要在实际磨削过程中进行测量，难
度较大。
四、研究成果及应用前景
通过对磨削温度的理论研究和实验测量，可以为研究磨削加工过程
中的精度、表面质量、工具磨损等问题提供理论依据和实验数据。
同时，磨削温度的研究结果还可以为磨削加工过程中的优化设计、工具材料的
选择、冷却润滑方式的优化等方面提供参考和指导，具有广泛的应用前景。
磨削加工运动学及有限元建模与仿真
磨削加工运动学及有限元建模与仿真韩振鲁 李长河（青岛理工大学 山东青岛 266033）摘 要 介绍了建立磨削加工运动学模型的基本方法，讨论了对砂轮表面形貌的模拟，多种运动几何模型的比较以及应用运动学经验模型解析公式。
详细介绍了有限元分析的基础，在磨削加工中利用有限元分析的理论，所开发的有限元仿真自主软件，能够自动产生完全的模拟仿真过程。
研究表明，建模仿真对于研究磨削过程是非常适合的方法。
有限元仿真方法可以让使用者对于加工过程有更好的理解，并可以帮助分析复杂的试验结果。
经过计算机程序中的误差处理后，加工工件就能达到较高的精度，同时降低了制造成本。
关键词运动学模型 表面形貌 模拟仿真 有限元分析1 运动学模型自从建立第一个磨削过程的运动模型，迄今已有45年了。
尽管从那时到现在所有的方法都用来开发建模，包含对砂轮、工件和磨削运动学的描述，但是各种模型间仍具有显著的差异。
20世纪60年代和20世纪70年代早期的磨削运动学模型奠定了二维磨削理论的基础，在1980年后，当计算机运算速度大大提高后，人们建立了更加复杂的模型，这些方法中最典型的是对磨削过程采用三维立体的观点，主要是基于工件表面和砂轮表面的在几何学上的互相渗透的经验运动模型。
该模型中，磨削过程的输出参数可以通过解析和经验公式计算出来。
1.1 砂轮表面形貌的模拟在讨论磨削加工的所有模型中，对砂轮表面形貌的模拟是必不可少的一部分。
现在有两种方法来对砂轮表面形貌进行定量描述：一是直接对砂轮表面进行扫描，二是运用统计学的方法对砂轮表面进行分析来合成砂轮表面形貌。
Inasaki在他的磨削过程模拟中，提出了一个直接得到砂轮表面形貌的方法。
他得到了绕砂轮一周的表面形貌数据，并将这些数据储存在微机以供日后模拟使用。
通过已扫描的表面来分析砂轮的特性进而导出砂轮的表面形貌的一般数据信息。
利用这些统计的砂轮表面形貌数据，例如磨粒大小的平均值和分布、磨粒分布的方向以及磨粒突出表面的高度等等，综合这些参数就有可能得到比较合理的砂轮表面形貌数据。
磨损问题的仿真求解研究
磨损问题的仿真求解研究摘要：本文研究了磨损问题的仿真求解，采用了有限元方法和数值算法对磨损情况进行了模拟和求解。
通过对磨损机理和影响因素的分析，建立了磨损数学模型，并从材料、运动状态等方面设计了仿真实验。
最后，利用ANSYS软件对仿真实验进行了模拟求解，得出了磨损量与工作时间的变化规律，并进行了分析和探讨，为磨损分析和寿命预测提供了参考。
关键词：磨损，仿真，有限元方法，数值算法，ANSYS一、引言磨损问题是材料科学领域中的一个重要问题，其研究对减少资源浪费、提高机械设备的使用寿命、降低维修费用、推动工程进步等方面具有重要的意义。
磨损是机械设备在使用过程中的一种自然现象，其机理复杂，涉及多种因素，如材料性质、摩擦力、运动状态等。
因此，为准确研究磨损问题，需要对其进行模拟和求解。
本文针对磨损问题进行了仿真求解研究。
首先，对磨损机理和影响因素进行了分析，并建立了磨损数学模型。
其次，从材料、运动状态等方面设计了仿真实验，并采用有限元方法和数值算法进行了仿真求解。
最后，利用ANSYS软件对仿真实验进行了模拟求解，并对结果进行了分析和探讨。
二、磨损数学模型建立磨损数学模型是研究磨损问题的重要基础。
在建立磨损数学模型时，需要考虑材料性质、运动状态、受力情况等多种因素。
本文基于磨损机理和影响因素的分析，建立了如下的磨损数学模型：$$W = kHd$$其中，$W$表示磨损量，$H$表示受力情况，$d$表示工作时间，$k$为比例系数。
该数学模型考虑了磨损与受力情况、工作时间、材料性质等因素的关系。
其中，受力情况是决定磨损量的重要因素，其受力情况的大小和方向都会对磨损量产生影响。
三、仿真实验设计为了验证磨损数学模型的有效性，本文利用有限元方法和数值算法对磨损情况进行了模拟和求解。
具体的仿真实验设计如下：1. 材料选择：本文选择了工程塑料作为材料，其具有良好的韧性和抗磨损性能。
2. 运动状态：本文采用了滑动摩擦运动状态，其运动状态为水平滑动，速度恒定，摩擦力为定值。
硬脆材料的elid精密镜面磨削机理和技术的研究
硬脆材料的elid精密镜面磨削机理和技术的研究硬脆材料的ELID精密镜面磨削机理和技术的研究一、引言硬脆材料的磨削一直以来都是制约高精度加工的瓶颈之一。
传统的研磨技术在处理硬脆材料时容易产生较大的划痕和组织损伤，严重影响了工件的表面质量和性能。
近年来，电解抛光镜面磨削（ELID）技术在硬脆材料加工领域得到了广泛应用，具有磨削精度高、表面质量良好以及工件材料损伤小的优点。
本文将从机理和技术两个方面探讨硬脆材料的ELID精密镜面磨削。
二、ELID精密镜面磨削机理1. 基本原理ELID精密镜面磨削是在研磨过程中通过在磨粒、砂轮和工件间施加低电压直流电进行电化学反应，从而实现对硬脆材料表面的精密磨削。
磨削过程中，磨粒、砂轮和工件形成一个电解质层，该电解质层能够加速磨削产物的去除、减小热量的输送并改善磨削表面的质量。
2. 电化学反应机理ELID精密镜面磨削的关键在于砂轮表面形成了一层硬脆材料的致密抛光层。
这是通过电化学反应实现的，其中砂轮表面的氧化层在电解质中发生电离，生成OH-离子和氧化铁或氧化铁的混合物，进而与硬脆材料的表面发生反应形成致密抛光层。
3. ELID电解质的选择ELID磨削中的电解质是影响磨削效果的一个重要因素。
常用的电解质有硫酸、硝酸及其混合物等。
不同的电解质对于磨削表面的质量、磨削速度和电解质的消耗等方面都有影响。
三、ELID精密镜面磨削技术1. 砂轮制备技术ELID磨削中的砂轮具有较高的表面质量，其制备技术对于磨削效果和表面质量具有重要影响。
常见的砂轮制备技术包括经典ELID制备技术和局部ELID制备技术。
2. 加工参数优化不同硬脆材料的ELID精密镜面磨削过程中，加工参数的优化是关键。
加工参数包括电流密度、砂轮粒度、进给速度等，这些参数会直接影响砂轮磨削效率、磨粒尺寸和表面质量。
3. 先进监测技术ELID精密镜面磨削过程中的质量控制是确保加工效果的关键。
随着先进监测技术的发展，通过磨削力、磨削声音、表面温度等多参数监测，可以及时调整磨削参数，提高加工效率和表面质量。
ELID超精密磨削技术综述
.. ELID超精密磨削技术综述蔡智杰天津大学机械工程学院机械工程系2014级硕士生摘要：金属基超硬磨料砂轮在线电解修整(Electrolytic In-process Dressing, 简称ELID)磨削技术作为一种结合传统磨削、研磨、抛光为一体的复合镜面加工技术，开辟了超精密加工的新途径，具有广发的应用价值。
本文将从工作原理、磨削机理、工艺特点、影响因素及磨削机床的分类等方面系统地介绍ELID超精密磨削技术，并通过分析国外研究应用状况，阐述该技术在精密加工制造行业的应用发展前景。
关键词：在线电解修整(ELID) 超精密镜面加工金属基超硬磨料砂轮硬脆材料磨削机理0 引言随着制造行业的飞速发展，硬质合金、工程瓷、光学玻璃、玻璃瓷、淬火钢及半单晶硅等硬脆难加工材料得到广泛应用，寻求低成本、高效率的超精密加工技术的研究工作正在广泛开展。
超精密镜面磨削技术是一种借助高性能的机床、良好的工具(砂轮)、完善的辅助技术和稳定的环境条件，控制加工精度在0.1μm级以下、表面粗糙度Ra<0.04μm甚至Ra<0.01μm的磨削方法[1]。
然而，由于传统磨削工艺效率低、磨削力大、磨削温度高，且砂轮极易钝化、堵塞而丧失切削性能，从而造成加工面脆性破坏，加工质量恶化，难以满足高精度、高效率的加工要求。
随着砂轮精密修整技术的发展及超微细粒度砂轮的使用，将磨削加工的材料去除工作引入到一个新的领域。
ELID磨削技术是应用电化学反应的非传统材料去除技术来解决金属基超硬磨料砂轮的修整问题的超精密镜面加工技术，以其效率高、精度高、表面质量好、加工装置简单及适应性广等特点，已较广泛用于电子、机械、光学、仪表、汽车等领域。
1 ELID磨削的基本原理ELID(Electrolytic In-process Dressing)磨削是在磨削过程中，利用非线性电解修整作用使金属结合剂超硬磨料砂轮表层氧化层的连续修整用与钝化膜抑制电解的作用达到动态平衡。
磨削温度场中的数值模拟方法研究
万方数据
磨削温度场中的数值模拟方法研究
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
作者： 作者单位： 刊名：
英文刊名： 年，卷(期)： 被引用次数：
黄强， 赵秀栩， Huang Qiang， Zhao Xiuxu 武汉理工大学机电工程学院,430070
(1)对磨削温度进行了系统的实验研究。根据实验结果，深入分析了磨削参数、磨削方式、比磨削能和砂轮属性等对磨削温度的影响，讨论了磨削温 度对工件表面质量的影响。实验发现：磨削温度随着切深、砂轮速度和工件速度的增大而升高，其中切深对温度的影响最大，砂轮速度次之，工件速度 的影响最小；磨削温度随比磨削能的增大而升高；在相同磨削参数下，顺磨的磨削温度比逆磨的高，CBN砂轮磨削后的工件表面温度比氧化铝砂轮磨削后 的低；磨削温度升高会引起工件表面形貌恶化，表面粗糙度增大，而当磨削温度不足以使工件表面出现烧伤时，其对表面粗糙度的影响不大；在磨削液 或空气的冷却作用下，磨削区工件中心部位的温度高于其两侧附近的温度，使得中心区的热膨胀量较大，故其实际材料去除厚度大于两侧的去除厚度 ，所以磨削后工件表面沿宽度方向呈中间低两侧高的“凹”型曲面。
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第０７卷 ２００７盔
第０５期 ０５月
中 国水运
Ｏｈ ｎａ Ｗａｔｅｒ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ
ＶｏＩ．７ Ｍａｙ
Ｎｏ．０５ ２００７
磨削温度场中的数值模拟方法研究
黄强 赵秀栩
摘要：磨削过程中，温度的变化都是在瞬时状态下发生，因此，在对磨削过程温度进行研究时，如何获取磨削区
域的温度成为一个难题。本文主要利用有限元分析软件ＡＢＡＱＵＳ对磨削层的温度场分布进行了数字化模拟分析， 得出不同时刻的温度分布及影响规律；并通过相关实验数据验证了仿真结果，进一步证明了ＡＢＡＱＵＳ在磨削温度
ELID超精密磨削技术综述
先进制造技术课程大作业2014年10月ELID超精密磨削技术综述蔡智杰天津大学机械工程学院机械工程系2014级硕士生摘要：金属基超硬磨料砂轮在线电解修整(Electrolytic In-process Dressing, 简称ELID)磨削技术作为一种结合传统磨削、研磨、抛光为一体的复合镜面加工技术，开辟了超精密加工的新途径，具有广发的应用价值。
本文将从工作原理、磨削机理、工艺特点、影响因素及磨削机床的分类等方面系统地介绍ELID超精密磨削技术，并通过分析国内外研究应用状况，阐述该技术在精密加工制造行业的应用发展前景。
关键词：在线电解修整(ELID) 超精密镜面加工金属基超硬磨料砂轮硬脆材料磨削机理0 引言随着制造行业的飞速发展，硬质合金、工程陶瓷、光学玻璃、玻璃陶瓷、淬火钢及半单晶硅等硬脆难加工材料得到广泛应用，寻求低成本、高效率的超精密加工技术的研究工作正在广泛开展。
超精密镜面磨削技术是一种借助高性能的机床、良好的工具(砂轮)、完善的辅助技术和稳定的环境条件，控制加工精度在0.1μm级以下、表面粗糙度Ra<0.04μm甚至Ra<0.01μm的磨削方法[1]。
然而，由于传统磨削工艺效率低、磨削力大、磨削温度高，且砂轮极易钝化、堵塞而丧失切削性能，从而造成加工面脆性破坏，加工质量恶化，难以满足高精度、高效率的加工要求。
随着砂轮精密修整技术的发展及超微细粒度砂轮的使用，将磨削加工的材料去除工作引入到一个新的领域。
ELID磨削技术是应用电化学反应的非传统材料去除技术来解决金属基超硬磨料砂轮的修整问题的超精密镜面加工技术，以其效率高、精度高、表面质量好、加工装置简单及适应性广等特点，已较广泛用于电子、机械、光学、仪表、汽车等领域。
1 ELID磨削的基本原理ELID(Electrolytic In-process Dressing)磨削是在磨削过程中，利用非线性电解修整作用使金属结合剂超硬磨料砂轮表层氧化层的连续修整用与钝化膜抑制电解的作用达到动态平衡。
新型点磨削砂轮磨削温度仿真实验
新型点磨削砂轮磨削温度仿真实验
尹国强１ ꎬ 巩亚东１ ꎬ 李宥玮１ ꎬ 王 飞２
(１������ 东北大学 机械工程与自动化学院ꎬ 辽宁 沈阳 １１０８１９ꎻ ２������ 首都航天机械公司ꎬ 北京 １０００７６)
摘 要: 点磨削倾斜角 α 和新型砂轮粗磨区倾角 θ 的存在使得砂轮与工件接触区域发生变化ꎬ由线接触 变为理论上的点接触ꎬ磨削区温度也随之发生变化. 本文采用有限元法仿真点磨削温度ꎬ采用热电偶法测量磨 削区温度ꎬ设计了五因素四水平 Ｌ１６ (４５ ) 正交试验ꎻ通过极差分析ꎬ得出影响点磨削温度的主次因素为:粗磨 区倾角 θ > 磨削深度 ａｐ > 倾斜角 α > 进给速度 ｖｆ > 砂轮速度 ｖｓ ꎬ降低磨削区温度的最优参数组合为:θ(２０°) ꎬ ａｐ (０������ ０１ ｍｍ) ꎬα(１°) ꎬｖｆ (０������ ６ ｍｍ / ｍｉｎ) ꎬｖｓ (３５ ｍ / ｓ) . 最后采用单因素实验ꎬ验证仿真的正确性并且深入分析 了各参数对点磨削温度的影响规律及原因: ＴＧ ５８ 文献标志码: Ａ 文章编号: １００５ － ３０２６(２０１９)０３ － ０３９２ － ０６
Ａｂｓｔｒａｃｔ: Ｔｈｅ ｗｈｅｅｌ￣ｗｏｒｋｐｉｅｃｅ ｃｏｎｔａｃｔ ｚｏｎｅ ｉｓ ｃｈａｎｇｅｄ ｄｕｅ ｔｏ ｐｏｉｎｔ ｇｒｉｎｄｉｎｇ ｉｎｃｌｉｎｉｎｇ ａｎｇｌｅ α ａｎｄ ｎｏｖｅｌ ｇｒｉｎｄｉｎｇ ｗｈｅｅｌ ｗｉｔｈ ｃｏａｒｓｅ ｇｒｉｎｄｉｎｇ ａｒｅａ ａｎｇｌｅ θ. Ｉｔ ｃｈａｎｇｅｓ ｆｒｏｍ ｌｉｎｅ ｃｏｎｔａｃｔ ｉｎｔｏ ｐｏｉｎｔ ｃｏｎｔａｃｔ ｉｎ ｔｈｅｏｒｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｇｒｉｎｄｉｎｇ ｚｏｎｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｉｓ ａｌｓｏ ｃｈａｎｇｅｄ. Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒꎬｔｈｅ ｇｒｉｎｄｉｎｇ ｚｏｎｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｉｓ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ. Ｔｈｅ ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ Ｌ１６ (４５ ) ｗａｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ａｎｄ ｔｈｅｒｍｏｃｏｕｐｌｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｗａｓ ｕｓｅｄ ｆｏｒ ｇｒｉｎｄｉｎｇ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ. Ｔｈｒｏｕｇｈ ｒａｎｇｅ ａｎａｌｙｓｉｓꎬ ｐｒｉｍａｒｙ ａｎｄ ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｆａｃｔｏｒｓ ａｆｆｅｃｔｉｎｇ ｇｒｉｎｄｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｉｓ ｔｈａｔ ｃｏａｒｓｅ ｇｒｉｎｄｉｎｇ ａｒｅａ ａｎｇｌｅ θ > ｃｕｔｔｉｎｇ ｄｅｐｔｈ ａｐ > ｉｎｃｌｉｎｉｎｇ ａｎｇｌｅ α > ａｘｉａｌ ｆｅｅｄｉｎｇ ｓｐｅｅｄ ｖｆ > ｇｒｉｎｄｉｎｇ ｗｈｅｅｌ ｓｐｅｅｄ ｖｓ. Ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｕｍ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｒｅｄｕｃｉｎｇ ｔｈｅ ｇｒｉｎｄｉｎｇ ｚｏｎｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｉｓ ｔｈａｔ θ(２０°) ꎬ ａｐ( ０������ ０１ ｍｍ ) ꎬ α ( １°) ꎬ ｖｆ ( ０������ ６ ｍｍ / ｍｉｎ ) ꎬ ｖｓ ( ３５ ｍ / ｓ ) . Ｆｉｎａｌｌｙꎬ ｂｙ ｍｅａｎｓ ｏｆ ｓｉｎｇｌｅ ｆａｃｔｏｒ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓꎬ ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｃｔｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｗａｓ ｖｅｒｉｆｉｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｅａｃｈ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｏｎ ｇｒｉｎｄｉｎｇ ｚｏｎｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｗａｓ ｄｅｅｐｌｙ ａｎａｌｙｚｅｄ. Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ: ｐｏｉｎｔ ｇｒｉｎｄｉｎｇꎻ ｎｏｖｅｌ ｇｒｉｎｄｉｎｇ ｗｈｅｅｌꎻ ｇｒｉｎｄｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅꎻ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎꎻ ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ
8----ELID磨削技术实验报告
介绍ELID磨削技术如何完成在线电解修锐
三、ELID磨削系统的组成：（介绍ELID磨削系统的结构，相互之间的位置关系、在电解修锐中的作用）
1、电源
பைடு நூலகம்2、砂轮
3、电极
4、电解液
四、实验产品：（将自己实验小组做的产品照片张贴于此即可）
介绍elid磨削系统的结构相互之间的位置关系在电解修锐中的作用1电源2砂轮3电极4电解液四实验产品
万方科技学院
《ELID磨削技术》实验报告
班级：
姓名：
学号：
机械工程系机制教研室
年月日
《ELID磨削技术》实验报告
一、实验目的：
1、掌握ELID磨削技术原理；
2、了解ELID磨削系统的组成结构；
3、学习应用ELID磨削技术制造简单零件
低温ELID磨削钛合金磨削力的实验研究
低温ELID磨削钛合金磨削力的实验研究作者：朱波张飞虎袁哲俊一、前言精密和半精密磨削钛合金时，由于钛合金的材料特性造成了其磨削困难。
这主要是以下几方面的原因：(1)钛及钛合金材料导热、导温系数小，仅为铝及铝合金热导率的1/15，钢热导率的1/5。
低的导热、导温率使其在磨削加工中，磨削热不易散发，还会产生加工粘结现象。
(2)钛及钛合金在高温时化学活性高，由于磨削温度高，磨屑易于空气中的氧、氮等元素发生化学反应形成，加快砂轮的磨损。
摩擦系数大，弹性模量小，屈服强度比大，这种特性会使加工零件表面产生较大的回弹变形，从而造成磨削力大，并影响加工精度。
由于钛合金具有化学活性高、粘、韧等特点，加上磨粒磨削点局部高温和压力作用，磨粒和金属表面会因亲和力而发生物理性粘结。
钛合金磨削过程中的粘附问题将使砂轮加快损耗，影响工件的加工表面质量，而且造成了钛合金磨削力的大小不仅取决于切削工件材料产生的力，而且取决于粘附到工作磨粒上的钛合金材料与工件表面相互接触产生的力。
针对以上对钛合金精密和半精密磨削中存在问题，采用液氮作为冷却介质，降低钛合金的磨削温度，改变其材料性质，减少钛合金在磨削过程中的粘附现象，并从磨削力随磨削深度的变化趋势及钛合金磨削机理等方面，研究了低温对钛合金磨削的影响。
二、钛合金(TC4)低温性能的研究为了研究钛合金的低温加工性能，进行了钛合金低温性能实验。
实验结果表明，随着温度降低，钛合金的硬度和脆性增加，冲击韧性降低。
图1为不同温度下钛合金的冲击断口微观表面形貌照片。
当温度由室温降至液氮温度(-196℃)时，其断裂表面形貌由塑性韧窝状断口向脆性解理状断口转变。
由此可知，如使磨削处于低温状态，可以使钛合金的塑性降低，增加其脆性，从而使其适合于磨削。
图1 不同温度下钛合金冲击断口微观表面形貌三、低温磨削实验装置与实验条件实验采用的方法原理如图2所示。
图2 低温磨削钛合金实验装置原理试件装夹在KISTLER三向压电晶体测力仪上，液氮喷嘴将液氮直接喷射入磨削区。
采用ELID磨削技术对铜和铝的精加工实验研究
Ａｎ Ｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｎ Ｃｏ ｐ ｐ ｅ ｒ ａ ｎ ｄ ＡＩ ｕ ｍｉ ｎ ｕ ｍ Ｐｒ ｅ ｃ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ Ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｉ ｎ ｇ Ａｄ ｏ ｐ ｔ ｉ ｎ ｇ Ｅ Ｌ Ｉ Ｄ Ｇｒ ｉ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
ＧＵＡ Ｎ Ｊ ｉ ａ － ｌ ｉ ａ ｎ ｇ ，Ｚ ＨＡＮＧ Ｘｉ ａ ｏ — ｈ ｕ ｉ ，ＭＡ Ｘｉ ｎ — ｑ ｉ ａ ｎ ｇ ， Ｗ ＡＮＧ Ｚ ｈ ｉ － ｗ ｅ ｉ （ Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ｏ ｆ Ｍ ｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ Ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｅ ｄ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ｓ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ １ ０ ０ １ ２ ４ ，
第 ３期 ２ ０ １ ４年 ３月
机 械 设 计 与 制 造
Ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｒ ｙ பைடு நூலகம்ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ＆ Ｍａ ｎ ｕ ｆ ａ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ９ ７
采用 Ｅ Ｌ Ｉ Ｄ磨 削技 术对铜 和铝 的精加 工 实验研 究
关佳 亮 ， 张孝辉 ， 马新强 ， 王志伟
在线电解修整砂轮磨轴承钢外圆表面
在线电解修整砂轮磨轴承钢外圆表面
李雪飞
【期刊名称】《磨料磨具通讯》
【年(卷),期】2006(000)005
【摘要】圆柱面精加工在不同领域的用途越来越广泛，与此相关的高效、高水平的制造技术对当代工业有着十分重要的意义。
为实现工件外表面高效磨削，本文介绍了使用金属结合荆立方氮化硼（CBN）砂轮在线电解修整（ELID）技术的磨削试验。
试验中使用静压砂轮轴外圆磨床和多种不同粒度的砂轮，分析了往复式和切入式磨削方式中磨粒尺寸对表面粗糙度、波纹度、圆度和表面应力的影响，同时将ELID修整方法与其它方法进行了比较，采用4000号CIB—CBN砂轮进行了不同材料的镜面磨削，得出了ELID在小批量生产中，工件产生压应力，并且磨削成本较普通磨削低的结论。
【总页数】5页(P6-10)
【作者】李雪飞
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】TG580.613
【相关文献】
1.调心球轴承磨外沟用砂轮修整器的改进 [J], 李利莉;姜梅
2.在线电解修整砂轮磨轴承钢外圆表面 [J], 李雪飞;孙月海;屈理强
3.电解电火花机械磨削复合加工中砂轮的在线修整及优化设计 [J], 仲继卉
4.一种电解电火花机械磨削复合加工中砂轮的在线修整及设计 [J], 仲继卉;宋玲安
5.绕丝砂轮滚磨外圆筋条表面的仿真 [J], 蒋坤良;舒启林;吕玉山;许刘宛;唐成志因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
GCr15轴承钢的ELID高效精密磨削的实验研究
GCr15轴承钢的ELID高效精密磨削的实验研究王咏莉;王春健;关佳亮;王志伟;朱莉莉【摘要】采用在线电解(ELID)磨削技术对GCr15轴承钢进行超精密镜面磨削实验.实验表明:电极间隙、磨削深度和砂轮线速度是影响表面加工质量的主要因素.当电极间隙为0.5～1 mm、磨削深度在0.1μm、砂轮线速度为在16～20 m/s时,磨削效果达到最佳,获得了Ra0.006 μm的已加工表面.【期刊名称】《制造技术与机床》【年(卷),期】2013(000)010【总页数】3页(P78-80)【关键词】GCr15轴承钢;ELID磨削;表面粗糙度;磨削参数【作者】王咏莉;王春健;关佳亮;王志伟;朱莉莉【作者单位】北京卫星制造厂,北京100190;北京卫星制造厂,北京100190;北京工业大学机械工程与应用电子技术学院,北京100124;北京工业大学机械工程与应用电子技术学院,北京100124;北京工业大学机械工程与应用电子技术学院,北京100124【正文语种】中文【中图分类】TG58GCr15轴承钢是一种最常用的高铬轴承钢，具有良好的耐磨性、淬透性、尺寸稳定性和抗蚀性，热处理后可获得高而均匀的硬度，被广泛应用于航空航天、汽车制造、铁路运输和国防工业等领域。
随着科学技术的发展，传统的加工方法难以满足对GCr15的精密超精密加工要求。
传统的加工方法加工工序多、效率低、成本高。
在线电解修整(ELID)磨削技术是对金属结合剂超硬磨料超微细砂轮在线修整、修锐的复合磨削技术，它有别于电解磨削、电火花磨削，具有以下显著特点:磨削过程具有良好的稳定性和可控性，易于实现磨削过程的最优化;加工精度高，表面裂纹少，表面质量好;适应性广泛，磨削效率高;装置简单，成本低，推广性强等［1］。
本文采用ELID磨削技术对GCr15轴承钢进行超精密镜面磨削实验，探究磨削时的电极间隙、磨削深度和砂轮线速度对加工质量的影响，优化试验参数后获得Ra0.006 μm的加工表面。
用有限元的方法模拟滑动摩擦磨损
用有限元的方法模拟滑动摩擦磨损摘要磨损往往是影响产品寿命的一个主要因素。
因此磨损预测就成为工程的一个重要部分。
这篇论文介绍了用有限元软件ANSYS来模拟磨损的方法。
用线性磨损定律和欧拉解析积分提出了一个模型化的模拟程序。
然而，还要考虑保证模型的正确性和数学方法的收敛性。
分别用实验和有限元的方法分析了球形pin-on –disk系统在没有润滑条件下的接触问题，使用了Lim 和Ashby磨损图来区分磨损机理。
在给定几何尺寸和载荷的条件下，可以用有限元的方法模拟磨损，得到磨损率对滑动距离的对应关系。
有限元软件ANSYS非常适合解决接触问题和磨损模拟。
实际磨损率的分布范围在±40-60%的界限内会导致磨损模拟结果相当大的偏离。
因此这些结果必须在一个相对的值上进行估测，从而比较不同的设计。
关键词：磨损模拟；FEA；磨损试验；接触温度1．绪论摩擦副之间最可靠的摩擦学行为的知识可以通过做磨损实验来获得。
然而，当特别是设计改变时需要在日常的内部程序基础上进行迅速的估测。
已经进行了大量的研究工作来帮助设计者实现这一步。
已经证实一个给定系统滑动磨损的主要参数是接触载荷和相对滑动速度。
速度由机构运动来决定。
系统载荷怎么影响接触应力是很复杂的一个问题。
第一个分析两个弹性实体接触应力的人是赫兹。
他认为接触体是弹性的，接触部分为椭圆形，而且没有摩擦的。
这些假设被用在接触应力的计算中。
磨损发生在机械构件相互接触时。
一个重要的实际问题是在给定的时间里有多少的材料损失。
由于功能和加工误差等表面的形状是不同的。
而且会因为磨损和弹性变形而改变。
因此压力的分配就依赖于这些条件。
有限元的方法是一个通用的工具来解决应力应变的问题。
这篇论文使用有限元软件ANSYS5.0A分析了接触压力和磨损模拟。
2. 磨损模型磨损过程可以认为是动态的，由许多参数决定，这个过程的预测可以看作是一个初始值的问题。
从而磨损率就可以由一个总的方程来描述。
在线电解(ELID)专用磨削液的研究及应用的开题报告
在线电解（ELID）专用磨削液的研究及应用的开题报告一、研究背景：在线电解（ELID）磨削是一种高精度的表面加工方法，其精度和质量比传统的磨削方法更高。
设计和选择合适的磨削液是实现高效、高质量的ELID磨削的关键。
针对此问题，本研究拟探究在线电解（ELID）专用磨削液的研制和应用。
二、研究目的：本研究旨在开发一种适用于在线电解（ELID）磨削的高性能磨削液，并探讨其在实际应用中的优势和应用前景。
三、研究内容及步骤：1、在线电解（ELID）磨削液的基础研究：探究ELID磨削液的基础性能、化学成分和作用机理，分析其对磨削效果的影响。
2、磨削液及其配方的研制和优化：结合实际应用需求，设计出适用于ELID磨削的高效、高质量的磨削液，并对其配方进行优化。
3、磨削液的性能测试与分析：对所研制的ELID磨削液进行性能测试，包括液体流动性、增稠效果、抗锈性、稳定性等多个方面，分析其性能表现。
4、ELID磨削液的实际应用：将所研制的ELID磨削液应用于不同材料的加工中，评估其磨削效果、加工精度、表面质量等参数，并与传统的磨削液进行对比。
5、ELID磨削液的未来发展：基于实际应用中的表现和不断深入的研究成果，对ELID磨削液的未来发展趋势、技术难点及应用前景进行分析和展望。
四、研究意义：通过本研究，可以有效地提升ELID磨削的加工效率、精度和表面质量，探究一种全新的高性能磨削液，在实践中得到有效验证，并拓展了ELID磨削液的研究前景。
五、研究方法：本研究将采用实验室实验、成品测试、数据分析等方法，针对ELID磨削液进行性能测试和性能优化。
并通过实际应用中的案例研究，探究ELID磨削液的性能表现和应用效果。
六、预期成果：研究期望通过本研究，探讨ELID磨削液的开发，获得以下成果：1、研制一种适用于ELID磨削的高效、高质量的磨削液。
2、揭示ELID磨削液的作用机理和优势，并与传统磨削液进行比较。
3、评估ELID磨削液的加工效率、精度和表面质量等参数，在实际应用中得到有效验证。