计算机仿真技术在磨削温度场中的应用

　　1 引言

　　磨削是一种应用广泛的精密加工方法。在对磨削加工的研究中，由于对加工机理的认识有限，因此对磨削加工过程的实际调整多数是靠试凑法(即凭操作者所积累的大量经验知识)来进行，特别是有关磨削温度分析模型，多是通过单因素获得的。随着计算机性能的日益提高，仿真技术在工业中的应用越来越广泛，给磨削理论的研究带来了新的思路，使我们有可能克服传统研究方法的局限性，深入研究磨削过程中磨削温度的变化，建立系统的磨削温度场理论模型。

　　仿真就是在模拟环境下实现和预测产品在真实环境下的性能和特征(动态和静态)，它包含了从建模、施加负载和约束到预测产品在真实情况下的响应等一系列步骤。通过对仿真试验过程的观察和估计，得到被仿真系统的仿真输出参数和基本特性，由此来估计和推断实际系统的真实参数和真实性能。仿真技术借助计算机，可以在复杂的磨削加工过程中得到不同输入参数下的各种磨削温度场的变化，从而为深入研究磨削加工机理创造了条件。

　　同样，在加载了对流换热的边界条件后就可以得到湿式磨削温度场的示意图，经过与实测温度相比较，误差在10%以内。图3为磨削温度场的仿真过程示意图，图4为表面层下不同深度处干磨和湿磨仿真与试验结果的比较。

　　在相同的磨削条件下，干磨与湿磨的最高温度相差很大(一般在200～300℃之间)，尤其是工件表层温度梯度较大，干磨时极易引起烧伤，而湿磨时的温度远远低于工件的烧伤温度。运用仿真模型所得分析结果与实测值相差不大，误差在10%以内(仿真分析所得结果比实测值约高10%)。这是由于测温试件本身具有误差，而且实测温度是距工件表层一定深度下的温度值，所以仿真分析所得结果更接近工件实际温度值。

　　 结论

　　在磨削温度场的研究中，应用计算机仿真技术可以准确地得出整体磨削温度分布图，从而减少了使用测试仪器所带来的误差，所得等温图更为简便和直观。同时，由于磨削温度场的复杂性，采用仿真模型更易于分析不同加工参数对磨削弧区温度的影响，从而发现磨削温度场的变化规律。应用仿真技术还可以对磨削温度场进行优化：在改变加工参数的条件下，使磨削温度场的温度变化趋向于合理，从而减少磨削烧伤的产生。

　　磨削温度场的计算机仿真技术不仅适用于目前流行的各种高效磨削技术，同时也为磨削全过程的仿真打下了很好的基础。

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