螺旋锥齿轮的磨削加工是一个复杂的过程,对单颗磨粒磨削工件的过程进行仿真研究对研究螺旋锥齿轮复杂的磨削过程具有重要意义。利用有限元分析软件ABAQUS建立单颗磨粒磨削加工螺旋锥齿轮的二维正交仿真模型,根据Johnson-Cook力-热耦合数学本构模型建立45钢在一维应力状态下的本构方程,对单颗磨粒磨削过程进行仿真,分析磨屑的形成过程以及对工件表面质量的影响,得到工件在磨削过程中的等效塑性应变云图、应力云图与温度图;探究磨削过程中不同磨削速度、磨削深度参数对等效应力的影响,结果表明,磨削深度是影响螺旋锥齿轮磨削表面质量的重要因素;定性分析了磨削后工件表面的残余应力,为螺旋锥齿轮磨削表面质量的研究提供了理论依据。

针对大尺度台板端面磨削加工容易出现磨削烧伤的问题,利用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件,建立了单颗磨粒磨削有限元模型,仿真分析分别得到磨削速度和磨削深度对磨削温度的影响规律。基于仿真结果,以避免台板端面出现磨削烧伤为目标,利用内径147mm、外径197mm的杯型白刚玉砂轮,对材料为316L不锈钢的大尺度台板进行端面磨削工艺优化的实验。实验结果显示,砂轮转速在(1250~1600)r/min范围内选取,磨削深度控制在20μm左右,可以获得良好的端面磨削效果。

对陶瓷磨削时临界磨削深度和临界磨削力模型进行了改进,得到二者的理论值,并以氟金云母陶瓷的有限元仿真研究为基础,通过分析不同磨削深度和磨削速度对工件磨削表面形貌、磨削力及磨削力比产生的影响,得到氟金云母陶瓷磨削延脆转变的临界磨削深度、临界磨削速度及临界磨削力。