計算機仿真技術(shù)在磨削溫度場中的應(yīng)用

磨削是一種應(yīng)用廣泛的精密加工方法。在對磨削加工的研究中，由于對加工機理的認識有限，因此對磨削加工過程的實際調(diào)整多數(shù)是靠試湊法(即憑操作者所積累的大量經(jīng)驗知識)來進行，特別是有關(guān)磨削溫度分析模型，多是通過單因素獲得的。隨著計算機性能的日益提高，仿真技術(shù)在工業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛，給磨削理論的研究帶來了新的思路，使我們有可能克服傳統(tǒng)研究方法的局限性，深入研究磨削過程中磨削溫度的變化，建立系統(tǒng)的磨削溫度場理論模型。

仿真就是在模擬環(huán)境下實現(xiàn)和預(yù)測產(chǎn)品在真實環(huán)境下的性能和特征(動態(tài)和靜態(tài))，它包含了從建模、施加負載和約束到預(yù)測產(chǎn)品在真實情況下的響應(yīng)等一系列步驟。通過對仿真試驗過程的觀察和估計，得到被仿真系統(tǒng)的仿真輸出參數(shù)和基本特性，由此來估計和推斷實際系統(tǒng)的真實參數(shù)和真實性能。仿真技術(shù)借助計算機，可以在復(fù)雜的磨削加工過程中得到不同輸入?yún)?shù)下的各種磨削溫度場的變化，從而為深入研究磨削加工機理創(chuàng)造了條件。
2 建立磨削溫度場的數(shù)學(xué)模型
采用有限元法建立磨削溫度場的數(shù)學(xué)模型。由于整個磨削溫度場滿足能量守恒定律，所以磨削溫度場的熱傳導(dǎo)方程式為：
PC q - (kx q )- (ky q )- (kz q )-rQ=0

t x x y y z z
(在W內(nèi))

其中W 為整個域，它由三類邊界條件組成，即： q=q( l，t) (在l1邊界上)
kx q nx+ky q ny+kz q nz=q

x y z
(在G2邊界上)
kx q nx+ky q ny+kz q nz=a(qa -q)

x y z
(在G3邊界上)

根據(jù)有限單元法的離散化原理，把工件劃分成有限個單元，并把磨削過程中的熱負載加于邊界上的單元，即把整體溫度載荷離散為與實際載荷等效的節(jié)點載荷，代入上述三類邊界條件即可得到磨削溫度場的有限元模型。