砂帶磨削表面結構的效率及對接觸和磨料磨損的建模

摘要：砂帶磨削是一種應用在硬切削加工操作之后的后處理加工過程。試驗研究表明砂帶磨削加工能改善表面材質和減少工件殘余應力。
本文將主要研究砂帶的組成，了解其耐磨性，并建立三維數值模型對其進行分析研究。此文對了解砂帶磨粒去除材料對砂帶和工件表面的影響提供了重要且必要的信息。大量的研究數據表明：在正常的載荷分布和知道局部的摩擦系數情況下，依賴砂粒的磨粒前角是能夠將每顆磨粒所受的載荷計算出來的。壓力分布、表面變形以及實際接觸面的分布都可以通過三維模型表示出來。(2005 Elsevier公司，保留所有權利)
關鍵詞：砂帶磨削 數值模型 后處理加工 局部摩擦系數

1. 介紹

硬切削是一種后處理操作，它是整個加工過程中最關鍵和昂貴的加工階段。最近的研究表明，硬切削加工所獲得的表面是令人滿意的。但從力學的角度來看，這個過程將導致許多不合理的應力。事實上，這種加工工藝增加了殘余應力，并產生了可能損害金屬表面金相組織的硬粒子。此外，這些問題將伴隨著表面材質和金相組織的改變而改變。為了解決這些問題，就必須進行超精加工過程。
在超精加工這項工作中，砂帶磨削就得到了運用。試驗研究表明砂帶磨削加工能夠改善工件的表面材質、粗糙度和材料的雅培凡世曲線。了解磨損的物理學原理、砂帶磨削表面材質的效率和建立由砂粒和砂帶表面構成的砂帶的三維數值模型等是研究砂帶磨削的必要基礎。模型是在正常載荷分布和局部摩擦情況下產生每顆磨粒上將受到切向載荷。這些接觸參數對于了解許多摩擦情況(比如摩擦力，粘附，耐磨，熱和電導等)是非常重要的。

2. 試驗程序
2.1 砂帶磨削操作
圖一a和d描述了砂帶磨削操作。切削刀具是碳化硅磨粒按一定的幾何規(guī)則粘附在聚合帶上構成的。如圖一c和d。這種帶用于在規(guī)定了壓力和軸向振動的旋轉工件表面。砂帶的切削參數正如圖一b中所描述那樣。這種切削技術的切削半徑通常是4 ，但一般可能包括2~12 。