1、 PDF外文:http:/ 中文 2460 字 出处： Journal of Materials Processing Technology, 2001, 109(3): 254-257 磨削过程中应力残留 Kruszyski B W, Wjcik R 摘要：本论文阐述了对表面磨削残留应力的调查研究结果。功率密度加上磨轮 /工件接触时间形成系数因子 B。论文描述了用于估测不同的加工材料，进行本实验。实验估测出了加工参数对系数因子 B 及系数因子 B 与最大残留应力间关联的影响。这种用于预测表面磨削残留应力的系数因子的可用性得到了证实。 关键词：
2、残留 应力；磨削；磨轮 /工件 1.序言 磨削适用于加工硬质材料的最常用的方法之一，它常常是工艺流程中最后操作步骤之一。因此，磨削过程中的表层特性直接创建形成了工件的功能特性。如疲劳强度，磨蚀及腐蚀抗性等。 在磨削过程中，尤其是当使用氧化铝磨轮时，由于两个相反的趋向，要形成理想的表面平整度是相当困难的。一方面，为提高生产效率，需引入高加工参数，然而，这些参数往往会引起加工工件表面的磨削功率的提高。另一方面，磨削功率的提高使磨削温度提高，可能造成（磨削）表层严重损坏。 由于在其他常规方法中缺少相对简单统一的措施，要在 高生产效率和优良的表层特性间找
3、到平衡点是极其困难的。正是由于磨削步骤地重要性，许多研究中心已对这一过程进行调查研究，一些常用的方法已被阐明。 方法之一：分析法 4， 5，依据数学方法，对表面形成过程中涉及的物理过程进行描述。在磨削过程中热效应因子常常被描述。在对工件温度分布的计算基础上，对表层的微硬度、残留应力、微结构等这些变化进行估测。这种方法前景广阔 但就目前而言，由于复杂的计算，以及对在极端磨削条件下材料反应的有限认知水平 仅限于理论上的调查研究。 实验法 1， 7以找磨削条件与表层参数间关联为目 标。这是一种相对简单的方法，但存在一些缺陷。它通常是以时间 资本 消耗为过程，其应用受到限制。而
4、且，在不同的磨削方法与磨削条件下，推算实验结果可能受到限制。 针对表层形成控制问题，还有第三种方法，将那些与表层特性关联密切的磨削系数列入研究范畴 2， 4。这类系数因子广泛存在，其中最常见的有：相同碎片厚度（ heq）和功率密度（ p）。前者在磨削陶瓷制品时使用，后者常常应用于当使用氧化铝磨轮时磨削的研究过程。 这两种因子的主要缺陷是：测算时，必须对磨削有效深度或磨轮 /工件有效接触长度进行估算。而在实际的磨削过程中 ，这两个量值又很难估算准确。因此，仍然缺乏与表面平整参数密切相关且容易估算的磨削系数因子。就系数因子（功率密度与磨轮 /工件
5、接触时间）与表面磨削残留应力之间的关联，调查研究阐述如下： 2.磨削系数（功率密度与接触时间） 实验证明，磨削后表层残留应力与最高磨削温度密切相关。对磨削温度计算方程式的分析表明，不仅是功率密度才影响磨削温度，还有另外一个重要因子，即磨轮 /工件接触时间。在表面磨削过程中，具体工件与热源（磨轮）间的接触时间可通过以下方程式计算： tc=le/vw 其中
6、 le 磨轮 /工件有效接触长度； vw 工作速度 假设的磨削系数 B 由功率密度 P 和接触时间 tc 构成： wweec bdvpvlbdlpPtB 其中， p 为磨削总功率； bd 磨削宽度。 该系数因子的最大优势即是，在实际磨削过程中，方程式中所有的量（磨削功率，磨削宽度及工作速度）能够很简单地被测算。 3.实验设置 本实验在以下磨
7、削条件的基础上进行。 *加工材料（工件）：炭化钢 0.45%C,28HRC（标注 S）；合金钢40H(0.38%C,0.9%Cr,0.28%N),48HRC；轴承钢 LH15(相当于 100 Cr )62HRC(L)。 *磨轮： 38A60J8V(J),99A80M7V(M) *磨轮速度： 26m/s(恒定 ) *磨削深度： 0.0050.06mm *工作速度： 0.080.5m/s *磨削液体：乳化剂或无 研究表明，主磨轮的驱动功率，车床的速度调节范围，及可能出现的，在表层形成的不可能接
8、受的变化 (如微裂痕，磨痕等 )都限制这些磨削参数。 要估算系数因子 B，必须测得磨削功率，工作速度及磨削宽度。测量磨削功率有两种方法：通过测量磨轮主驱动耗损（实际）（ pm） ,并同时测量相关的磨削力 F1 和磨轮速度 V。由此，磨削功率可通过方程式stc vFp 来计算。由两种方法获得的实际结果对照如表 1 所示。从图表中不难看出其中的关联，表明了当只有磨轮被主驱动器驱动时，只要测量磨轮主驱动耗损功率即可准确估算系数因子 B。磨轮速度通过移位变极器测量，磨削宽度即场地样品宽度。 4. 实验结果 通过测量表面磨削过程中 p, vw 和 bd 的值，在每次磨削试验中均可计算出系数因子 B。在磨削过程中所测得测量值能够便于估测磨削条件对系数因子 B 的影响（表 2-7）。从表 2， 4。 6 中可看出有效磨削深度与 B 之间的线性依赖关系。这些直线的倾斜度主要由磨轮，工作速度 (表
