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磨削加工在机械加工中占有重要的地位,常用于精密、超精密加工。随着制造业技术的飞速发展,传统的磨削已经不能满足当前加工要求。传统磨削砂轮表面磨粒多呈无规则排列,容易导致砂轮阻塞,产生磨削烧伤,降低加工质量,缩短砂轮寿命。相关研究表明有序化砂轮磨削效果在各方面都优于传统的无序砂轮,但是对于砂轮表面磨粒的排布没有更深入的研究,本文将植物学中的叶序理论应用于砂轮的磨粒排布,并成功制备多个不同叶序系数的磨粒叶序排布电镀CBN砂轮,通过仿真研究不同磨削条件以及叶序系数下工件的温度分布。本文首先根据叶序理论设计了磨粒叶序排布的砂轮模型,根据设计的模型制造砂轮。对电镀砂轮中的关键步骤曝光和上砂进行了研究。曝光时,光的强度、掩膜与光源距离、曝光时间等都影响曝光效果,通过大量实验,确定了最佳的曝光方案。采用落砂法对砂轮圆柱面进行分段上砂,虽然耗时长,但是可以保证上砂率。通过电镀实验,成功制备磨粒把持强度高、分布规律的高质量电镀砂轮。其次,通过分析叶序排布理论和磨削温度的产生机理,建立叶序系数与磨削温度的关系。已有研究表明影响柱面叶序排布的关键因素为叶序角和叶序系数,叶序角决定了磨粒的排布方式,确定为137.508°,而叶序系数决定了磨粒的数量。通过数值分析得出叶序系数与显著斜列线对的对应关系,可以确定其中四颗磨粒的位置,对四颗磨粒进行干涉分析,得出磨削有效率,进而求得磨削力。通过matlab分析切平面内相邻两颗磨粒的切削位置关系,确定接触弧长与叶序系数之间的关系。将磨削力与接触弧长的计算结果用于磨削温度场的计算。最后,利用有限元分析软件ANSYS进行磨削温度场的仿真,将砂轮前进过程离散化,施加移动热源,得出工件的温度场分布图。对不同的磨削条件进行仿真,并分析产生变化的原因,通过观察不同的叶序系数下的温度场,可以调节叶序系数,避免磨削烧伤,提高加工质量和砂轮寿命。.