轴承钢球微观磨粒磨削过程的数值模拟
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
ｖ ｒａｉ ｎ ｔｅ ｄ ｏ ｈｅ ｍａｎ ｇ ｉｄｉ ｏ ｃ ｒ ｏ ｄ ｏ ，ｗｈｉｈ ｐ ｏ ｉ ｓａ ｎ ｗ ｄ ａ ｆｒｉ — ｄ ｐｔ ｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｔｅ ａｌ ａ ｉｔｏ ｒ ｎ ｆｔ ｉ ｒｎ ｎｇｆ ｒ ｅａ ｅ ｆｕｎ ｕｔ ｃ ｒ ｖｄｅ ｅ ｉ ｅ ｎ ｏ ｅ ｈ ｒ ｓ ａ ｃ ｎ ｓｅ ｌｂ ｌ ｇ ｉ ｉ ｃ ａ ｉｍ ． ｒｎｄｎｇ ｍｅ ｈ ｎ ｓ Ｋ ｅ ｗｏｒ ｓ：ｒ ｌｉ ｇ ｂ ａ ｎ ｙ ｄ ｏ ｌｎ ｅ ｒ ｇ；ｓｅ ｌｂ ｌ ； ｉｒ ｂ ａ ｉｅ ｇ ａｎ；ｓｍｕ ａｉｎ ｉ ｔｅ ａｌ ｍ ｃ ｏ ａ ｒ ｓｖ ｉ ｒ ｉ ｌｔ ｏ
Ａｂｓｒ ｃ ｔ ａ ｔ：Ａｆｅ ｐ ｒ ｐ ａｅ ｓｍ ｐ ｉ ｃ ｔ ｎ ｏ ｈ ｔ ｅ ｌ ｇ ｉ ｄ ｎ ｒ ｃ ｓ ｒ ｍ ｃ ｏ ｐ ｒｐｅ ｔｖ ｔｒａ ｐ ｏ ｒ ｔ ｉ ｌｆ ａｉ ｆｔ ｅ ｓｅ ｌｂａｌ ｒｎ ｉ ｇ ｐ ｏ ｅ ｓｆｏ ａ ｍｉｒ ｅ ｓ ｃ ｉｅ，ａ ｇ ｏ ｔ ｃ ｍｏ ｅ ｉ ｉ ｏ ｅ ｍｅ ｒ ｄ ｌ ｉ ｏ ｃ ｏ ａ ｒ ｓｖ ｒ ｎ ｇ ｉ ｉ ｆＧＣｒ５ ｓｅ ｌｂａｌ ｓｓ ｔｕ ｆｍｉｒ ｂ ａ ｉｅ ｇａｉ ｒｎｄｎｇｏ ｌ ｔ ｅ ｌ ｓｉ ｅ ｐ，ａ ｈｅｇ ｉ ｉ ｇｐｒ ｃ ｓ ｓｎｕ ｒｃ ｌ ｉ ｕａ ｅ — ｎｄ ｔ ｒｎｄ ｎ ｏ ｅ ｓｉ ｍｅ ｉａ ｙ ｓｍ ｌｔ ｄｂｙ Ｄｅ ｌ
等 。
磨 削过程 是 一 个 复 杂 的 塑性 变 形 过 程 ， 及 涉 到 弹塑性 理论 、 属 物 理 学 、 热 学 等 学科 ， 传 金 传 用 统方 法很 难精 确描 述 。随 着虚 拟仿 真技 术 在机 械 制造 业 中不 断 发 展 ， 来 越 多 的学 者 将 数 值 模 拟 越
ｆｒ ２ ｏ ｔ ａ ｅ Ａ ｄ ｔ ｅｆ ｒ ｔ ｎ ａ ｄ ｂ ｏ ｅ ｃ ａ ｉｍ ｆ ｉ ｙｃ ｉｓ ｉ ｔ ｅ ｂ ｌ ｓ ｒａ ｅ ａ ｅ ｒｓ ａｃ ｅ ．Ｆ ｏ ｔｅ ｏ ｍ Ｄ ｓ ｆ ｒ ． ｎ ｏ ｍａｉ ｎ ｒｋ ｎ ｍｅ ｈ ｎ ｓ ｏ ｎ ｈ ｐ ｎ ｓｅ ｌ ａｌ ｕ ｆ ｃ ｒ ｅ ｅ ｒ ｈ ｄ ｗ ｈ ｏ ｔ ｒ ｍ ｈ ｓｍｕ ａｉｎ ｔ ｓ ，ｔ ｅ ｉ ｔｒ ａ ｉｔ ｂ ｔ ｎ ｉ ｇ ｓｏ ｔ ｓ ｅｄ，ｓ ａ ｎ ｆ ｌ ｎ ｅ ｅ ａｕ ｅ ｆ ｌ ｒ ｂ ａ ｎ ｄ， ｎ ｅ ｉ ｌ ｔ ｅ ｔ ｈ ｎｅ ｎ ｌｄ ｓ ｉ ｕ ｉ ｍａ ｅ ｆ ｒ ｓｆ ｌ ｏ ｓ ｒ ｏ ｓｅ ｉ ｔ ｉ ｅｄ ａ ｄ ｔｍｐ ｒ ｔ ｒ ｅ ｄ ａ ｅ ｏ ｔｉ ｅ ａ ｄ ｔ ｒ ｉ ｉ ｈ
摘 要 ： 微 观 视 角 出发 ， 当 简 化 轴 承 钢 球 磨 削 过 程 ， 立 了微 观 磨 粒 磨 削 轴 承 钢 球 的几 何 模 型 ， 助 有 限元 软 从 适 建 借
件 Ｄ ｆ ｍ一 Ｄ对该磨削过程进行 了数值模拟 ， 究 了钢球表 面微 屑 的形 成和折 断机理 。通 过模拟仿 真试验 ， ｅｒ ２ ｏ 研 还得出了不同磨粒前角下钢球 内部 的应力应变场 、 温度 场的分布云图以及 主磨 削力 的变化趋势 ， 为深入研究钢 球磨削机理提供 了一种新思路 。 关键词 ： 滚动轴承 ； 球 ； 钢 微观磨粒 ； 模拟仿真
１ 前 言
磨 削过程 可视 为大 量 高 速运 动 的磨 粒 对 工 件
表 面进行 微 量 切 削 而 形 成 的累 积 效 应 ， 究微 观 研 磨 粒 的磨 削过 程有 助 于 了解 磨 削作 用 机 理 。轴 承
钢球 依赖 于磨 削加 工来 保证 其 尺 寸 精度 和表 面粗
削试 验来 研究 磨 削 力 、 屑 的 形 成 和 次 表 面 损 伤 切
方 法应 用到 切 削 加 工 领 域 ， 渐 形 成 了金 属 切 削 逐
糙 度 ， 了探 究钢 球磨 削过 程 中 的复杂 机 理 ， 要 为 需
对 钢球微 观磨 粒磨 削过 程进 行建模 和 分析 。
加 工仿 真技术 Ｊ 。在 各种 有 限元分 析 软 件 中 ， ｅ Ｄ— ｆ ｍ一 Ｄ专 门用 于 模 拟 各种 金 属 成 形 过 程 ， 模 ｏ ｒ ２ 是 拟材 料 流动 的 理 想 工 具 ， 模 拟 引擎 是 基 于 经 过 其
中 图 分 类 号 ：Ｈ１３ ３ ；Ｇ ８ ． Ｔ ３ ．３ Ｔ ５ ０ １ 文献标志码 ： Ａ 文 章 编 号 ：００— ７ ２ ２ １ ） １ ０ ２ ０ １０ ３ ６ （０ ０ １ — ０ ３— ５
Ｎｕｍ ｅ ｉ ａ ｉ ｕｌ ｔｏ ｏ ｉ ｒ ｃ ｓ ｉ ｒ ｃ ｌＳ ｍ ａ ｉ ｎ ｆＭ ｃ ｏ ｏ ｍ ｃ Ａｂｒ ｓｖ ａ ｎ Ｇ ｒ ｎ ｉ ａ ｉ ｅ Ｇｒ ｉ ｉ ｄ ｎｇ Ｐｒ ｃ ｓ ｏ ａ ｉ ｔ ｅ ｌｓ ｏ ｅ ｓ ｆ ｒ Ｂｅ ｒｎｇ Ｓ ｅ ｌＢａ ｌ
ＦＵ ｉ ａ ＺＨ ＡＮＧ ｎｇ Ｃａ — ｎ， Ｍｉ
（ ｃ ｏ ｌ ｆ ｃ ａ ｉａ Ｅ ｇ ｅｒ ｇ Ｊ ｎ ｎ ｎ Ｕ ｉ ｒ ｔ ， ｘ ２ ４ ２ ， ｈｎ ） Ｓ ｈ ｏ ｏ Ｍｅ ｈ ｎｃ ｌ ｎ ｉ ｅ ｎ ， ｉ ｇ ａ ｎｖ ｓ ｙ Ｗｕ ｉ １ １ ２ Ｃ ｉａ ｎ ｉ ａ ｅｉ
Ｑ Ｑ二 鱼 轴 承 Ｑ ！ 兰
２ １ 年 １期 ００ １
ＣＮ４１ 一 ｌ ４８ １ ／ＴＨ Ｂｅ ｒｎｇ ２ ０， ．１ ａ ｉ ０１ Ｎｏ １
２ ３—２ ７
轴 承钢 球微 观 磨粒 磨 削过 程 Байду номын сангаас数 值 模 拟
傅蔡 安 ， 张
（ 南大学 江
明
２４２ ） １１２
机械 工 程 学 院 ， 苏 无 锡 江
Ａｂｓｒ ｃ ｔ ａ ｔ：Ａｆｅ ｐ ｒ ｐ ａｅ ｓｍ ｐ ｉ ｃ ｔ ｎ ｏ ｈ ｔ ｅ ｌ ｇ ｉ ｄ ｎ ｒ ｃ ｓ ｒ ｍ ｃ ｏ ｐ ｒｐｅ ｔｖ ｔｒａ ｐ ｏ ｒ ｔ ｉ ｌｆ ａｉ ｆｔ ｅ ｓｅ ｌｂａｌ ｒｎ ｉ ｇ ｐ ｏ ｅ ｓｆｏ ａ ｍｉｒ ｅ ｓ ｃ ｉｅ，ａ ｇ ｏ ｔ ｃ ｍｏ ｅ ｉ ｉ ｏ ｅ ｍｅ ｒ ｄ ｌ ｉ ｏ ｃ ｏ ａ ｒ ｓｖ ｒ ｎ ｇ ｉ ｉ ｆＧＣｒ５ ｓｅ ｌｂａｌ ｓｓ ｔｕ ｆｍｉｒ ｂ ａ ｉｅ ｇａｉ ｒｎｄｎｇｏ ｌ ｔ ｅ ｌ ｓｉ ｅ ｐ，ａ ｈｅｇ ｉ ｉ ｇｐｒ ｃ ｓ ｓｎｕ ｒｃ ｌ ｉ ｕａ ｅ — ｎｄ ｔ ｒｎｄ ｎ ｏ ｅ ｓｉ ｍｅ ｉａ ｙ ｓｍ ｌｔ ｄｂｙ Ｄｅ ｌ
等 。
磨 削过程 是 一 个 复 杂 的 塑性 变 形 过 程 ， 及 涉 到 弹塑性 理论 、 属 物 理 学 、 热 学 等 学科 ， 传 金 传 用 统方 法很 难精 确描 述 。随 着虚 拟仿 真技 术 在机 械 制造 业 中不 断 发 展 ， 来 越 多 的学 者 将 数 值 模 拟 越
ｆｒ ２ ｏ ｔ ａ ｅ Ａ ｄ ｔ ｅｆ ｒ ｔ ｎ ａ ｄ ｂ ｏ ｅ ｃ ａ ｉｍ ｆ ｉ ｙｃ ｉｓ ｉ ｔ ｅ ｂ ｌ ｓ ｒａ ｅ ａ ｅ ｒｓ ａｃ ｅ ．Ｆ ｏ ｔｅ ｏ ｍ Ｄ ｓ ｆ ｒ ． ｎ ｏ ｍａｉ ｎ ｒｋ ｎ ｍｅ ｈ ｎ ｓ ｏ ｎ ｈ ｐ ｎ ｓｅ ｌ ａｌ ｕ ｆ ｃ ｒ ｅ ｅ ｒ ｈ ｄ ｗ ｈ ｏ ｔ ｒ ｍ ｈ ｓｍｕ ａｉｎ ｔ ｓ ，ｔ ｅ ｉ ｔｒ ａ ｉｔ ｂ ｔ ｎ ｉ ｇ ｓｏ ｔ ｓ ｅｄ，ｓ ａ ｎ ｆ ｌ ｎ ｅ ｅ ａｕ ｅ ｆ ｌ ｒ ｂ ａ ｎ ｄ， ｎ ｅ ｉ ｌ ｔ ｅ ｔ ｈ ｎｅ ｎ ｌｄ ｓ ｉ ｕ ｉ ｍａ ｅ ｆ ｒ ｓｆ ｌ ｏ ｓ ｒ ｏ ｓｅ ｉ ｔ ｉ ｅｄ ａ ｄ ｔｍｐ ｒ ｔ ｒ ｅ ｄ ａ ｅ ｏ ｔｉ ｅ ａ ｄ ｔ ｒ ｉ ｉ ｈ
摘 要 ： 微 观 视 角 出发 ， 当 简 化 轴 承 钢 球 磨 削 过 程 ， 立 了微 观 磨 粒 磨 削 轴 承 钢 球 的几 何 模 型 ， 助 有 限元 软 从 适 建 借
件 Ｄ ｆ ｍ一 Ｄ对该磨削过程进行 了数值模拟 ， 究 了钢球表 面微 屑 的形 成和折 断机理 。通 过模拟仿 真试验 ， ｅｒ ２ ｏ 研 还得出了不同磨粒前角下钢球 内部 的应力应变场 、 温度 场的分布云图以及 主磨 削力 的变化趋势 ， 为深入研究钢 球磨削机理提供 了一种新思路 。 关键词 ： 滚动轴承 ； 球 ； 钢 微观磨粒 ； 模拟仿真
１ 前 言
磨 削过程 可视 为大 量 高 速运 动 的磨 粒 对 工 件
表 面进行 微 量 切 削 而 形 成 的累 积 效 应 ， 究微 观 研 磨 粒 的磨 削过 程有 助 于 了解 磨 削作 用 机 理 。轴 承
钢球 依赖 于磨 削加 工来 保证 其 尺 寸 精度 和表 面粗
削试 验来 研究 磨 削 力 、 屑 的 形 成 和 次 表 面 损 伤 切
方 法应 用到 切 削 加 工 领 域 ， 渐 形 成 了金 属 切 削 逐
糙 度 ， 了探 究钢 球磨 削过 程 中 的复杂 机 理 ， 要 为 需
对 钢球微 观磨 粒磨 削过 程进 行建模 和 分析 。
加 工仿 真技术 Ｊ 。在 各种 有 限元分 析 软 件 中 ， ｅ Ｄ— ｆ ｍ一 Ｄ专 门用 于 模 拟 各种 金 属 成 形 过 程 ， 模 ｏ ｒ ２ 是 拟材 料 流动 的 理 想 工 具 ， 模 拟 引擎 是 基 于 经 过 其
中 图 分 类 号 ：Ｈ１３ ３ ；Ｇ ８ ． Ｔ ３ ．３ Ｔ ５ ０ １ 文献标志码 ： Ａ 文 章 编 号 ：００— ７ ２ ２ １ ） １ ０ ２ ０ １０ ３ ６ （０ ０ １ — ０ ３— ５
Ｎｕｍ ｅ ｉ ａ ｉ ｕｌ ｔｏ ｏ ｉ ｒ ｃ ｓ ｉ ｒ ｃ ｌＳ ｍ ａ ｉ ｎ ｆＭ ｃ ｏ ｏ ｍ ｃ Ａｂｒ ｓｖ ａ ｎ Ｇ ｒ ｎ ｉ ａ ｉ ｅ Ｇｒ ｉ ｉ ｄ ｎｇ Ｐｒ ｃ ｓ ｏ ａ ｉ ｔ ｅ ｌｓ ｏ ｅ ｓ ｆ ｒ Ｂｅ ｒｎｇ Ｓ ｅ ｌＢａ ｌ
ＦＵ ｉ ａ ＺＨ ＡＮＧ ｎｇ Ｃａ — ｎ， Ｍｉ
（ ｃ ｏ ｌ ｆ ｃ ａ ｉａ Ｅ ｇ ｅｒ ｇ Ｊ ｎ ｎ ｎ Ｕ ｉ ｒ ｔ ， ｘ ２ ４ ２ ， ｈｎ ） Ｓ ｈ ｏ ｏ Ｍｅ ｈ ｎｃ ｌ ｎ ｉ ｅ ｎ ， ｉ ｇ ａ ｎｖ ｓ ｙ Ｗｕ ｉ １ １ ２ Ｃ ｉａ ｎ ｉ ａ ｅｉ
Ｑ Ｑ二 鱼 轴 承 Ｑ ！ 兰
２ １ 年 １期 ００ １
ＣＮ４１ 一 ｌ ４８ １ ／ＴＨ Ｂｅ ｒｎｇ ２ ０， ．１ ａ ｉ ０１ Ｎｏ １
２ ３—２ ７
轴 承钢 球微 观 磨粒 磨 削过 程 Байду номын сангаас数 值 模 拟
傅蔡 安 ， 张
（ 南大学 江
明
２４２ ） １１２
机械 工 程 学 院 ， 苏 无 锡 江