晶粒取向对微细加工磨削力作用机理及试验研究

微磨削加工中切削深度尺度一般小于被加工材料晶粒大小平均尺度,磨削刃作用在晶粒内部,工件材料表现为各向异性,因此,材料晶粒取向对磨削力作用较传统磨削更加显著,微磨削力的产生机理也会发生变化.为了探究晶粒取向对微细加工磨削力的作用机理,提出泰勒因子模型,量化晶粒取向对流动应力的影响,完善材料的流动应力本构模型.通过研究剪切面晶粒取向与滑移面之间的夹角以及剪切方向与滑移方向之间的夹角关系,确定激活滑移系的数量及类别,从而得到泰勒因子值.基于考虑泰勒因子模型的流动应力本构模型及平行剪切带理论,分析晶粒取向对切屑成形力作用机理并构建解析模型.通过磨棒形貌试验测量数据提取及拟合,提出新的磨棒静态磨粒密度的计算方法,进而构建动态磨粒密度模型.基于单颗磨粒磨削力模型以及磨棒动态磨粒密度模型,构建微细加工磨削力的预测模型.本模型综合考虑微磨削过程中力-热耦合效果、材料微观结构、磨棒形貌以及微磨削加工工艺,并通过微磨削试验对磨削力模型进行了验证.

Theoretical Analysis and Experimental Validation of Micro-grinding Force Considering the Effect of Crystallographic Orientation