[发明专利]曲面成形磨削中磨削液对流换热系数测量方法及相应装置

说明书

本发明提供一种曲面成形磨削中磨削液对流换热系数测量方法及相应装置，其利用磨削温度梯度测量装置，对多个测温试件(6)的顶面进行磨削，并在磨削过程中记录位于测温试件(6)不同位置处的热电偶所测得的磨削温度；利用磨削功率测量装置，对多个功率测量试件(8)顶面进行磨削，并在磨削过程中利用功率测量仪测得功率测量试件(8)在砂轮轮廓线不同位置处的磨削功率；根据测得的磨削温度及磨削功率，计算成形砂轮轮廓线位置i处的磨削液对流换热系数。本发明通过测量磨削区试件轮廓线不同位置处的磨削温度梯度和磨削功率，推出磨削液对流换热系数的分布情况，为预测成形磨削过程中温度场沿曲面零件轮廓线分布情况提供实验支持。

技术领域

本发明涉及机械零件加工领域，尤其涉及一种曲面成形磨削中磨削液对流换热系数测量方法及相应装置。

背景技术

在曲面零件成形磨削加工过程中，表面完整性与磨削温度直接相关。过高的磨削温度会引起零件表层氧化、烧伤、残余应力和裂纹，并直接降低其使用寿命和工作可靠性。因此准确地预测和控制磨削温度，对于保证曲面零件的综合物理机械性能至关重要。

磨削液的一个重要作用是通过强迫对流换热作用带走磨削区大部分热量，降低磨削区温度，避免试件表面和亚表面各类磨削热损伤的发生。磨削液的冷却效果可以通过砂轮与试件接触区内磨削液对流换热系数来定量评估，该系数是确定传入磨削液的热流和热比率，直接影响试件表面磨削温度的重要参数。因而接触区内磨削液对流换热系数的定量化，对于计算磨削温度、评估磨削液冷却效果具有相当重要的理论和工程意义。

基于功率或磨削力的磨削温度的预测需要较精确的校正磨削液对流换热系数。磨削液的对流换热系数取决于磨削液的类型和对流换热状态。在曲面零件成形磨削加工过程中，磨削区磨削液对流换热状态较为复杂，磨削液的对流换热系数沿砂轮轮廓变化较大。

以往的研究工作对于磨削区磨削液对流换热系数与磨削条件之间的关系缺乏分析和具体试验测量。在磨削温度计算中，磨削液对流换热系数一般取常数，未考虑砂轮廓形对其影响，造成磨削温度计算误差。因此对磨削液对流换热系数的实验测量十分必要。

发明内容

为了克服现有技术中缺少对磨削液对流换热系数的实验测量的不足，本发明提供一种曲面成形磨削中磨削液对流换热系数测量方法及相应装置，通过本发明能够测量曲面成形磨削过程中磨削区磨削液对流换热系数沿曲面零件表面轮廓线分布情况，为预测成形磨削过程中温度场沿曲面零件轮廓线分布情况提供实验支持。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

本发明提供一种曲面成形磨削中磨削液对流换热系数测量方法，其包括：

步骤S20，利用磨削温度梯度测量装置，对多个测温试件的顶面进行磨削，并在磨削过程中分别记录位于测温试件不同位置处的两组热电偶所测得的磨削温度；

每个所述测温试件中安装一组端头为尖形顶式的热电偶，每组热电偶与测温试件顶面之间的距离相等；每组热电偶在不同测温试件中的位置不同；

所述磨削温度梯度测量装置的夹具中具有凹槽，所述凹槽放置有楔形块，所述测温试件的底面靠紧所述楔形块；

步骤S30，利用磨削功率测量装置，对多个功率测量试件的顶面进行磨削，并在磨削过程中利用功率测量仪分别测量得到所述功率测量试件在砂轮轮廓线不同位置处的磨削功率；

步骤S40，根据测量得到的磨削温度以及磨削功率，计算成形砂轮轮廓线位置i处的磨削液对流换热系数其中的i为整数。

更优选地，所述步骤S40包括：

步骤S401，根据测量得到的磨削温度梯度，计算传入测温试件的热流密度：