關(guān)鍵詞：航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片；砂布輪；拋光溫度；工藝參數(shù)；影響規(guī)律

中圖分類(lèi)號(hào)：TG580.14；V232.4

DOI：10.3969/j.issn.1004-132X.2025.04.017 開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Simulation and Experimental Study of Temperature for Polishing Aero-engine Blades with Abrasive Cloth Wheel

XIAN Chao1，3 * XIN Hongmin2，3DAI Hui2CHENG Qingsi2

1.College of Mechanical Engineering，Hubei University of Arts and Science，Xiangyang， Hubei，441053

2.College of Automotive and Traffic Engineering，Hubei University of Arts and Science， Xiangyang，Hubei，441053

3.Key Laboratory of Aero-engine High Performance Manufacturing，Ministry of Industry and Information Technology，Northwestern Polytechnical University，Xi'an， 710072

Abstract： ANSYS software was used to simulate the instantaneous temperature fields in the polishing processes with abrasive cloth wheel using a rectangular heat source loading method. The temperature distribution on the blade surfaces and along the blade thickness direction in the polishing processes was studied，and the influences of processing parameters on the polishing temperature was explored. The results show that as the polishing process progresses，the polishing temperature distribution gradually stabilizes. When the polishing temperature stabilizes，the temperature values of the machined parts of the bladeat different depths tend to be consistent，while the temperature of the machining parts decreases continuously along the depth direction; the polishing temperature gradient graduall decreases from the contact area being machined to the machined area；the polishing temperature increases with the increase of spindle speed，the effects of feed speed on the polishing temperature are not significant and the polishing temperature is positively correlated with the tangential polishing forces；the deviation rates between the measured and the simulated temperature values are not more than 10% ，indicating that the good consistency and high accuracy of the simulation.

Key words： aero-engine blade；abrasive cloth wheel； polishing temperature； processing parame-ter；influence law

0 引言

在磨削和拋光過(guò)程中，溫度過(guò)高引起的表面熱損傷會(huì)降低零件的耐磨性，增加應(yīng)力腐蝕的敏感性，降低疲勞抗力，從而降低零件的使用壽命和工作可靠性。磨削溫度越高，磨粒越容易從磨具上脫落，降低磨具的加工效果，降低加工質(zhì)量和精度。因此，研究磨削和拋光時(shí)工件的溫度分布和工藝參數(shù)對(duì)磨削溫度的影響規(guī)律，對(duì)磨削和拋光溫度的控制具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

理論求解拋光溫度場(chǎng)計(jì)算復(fù)雜，對(duì)于具有復(fù)雜幾何形狀和非線(xiàn)性特征參數(shù)的研究對(duì)象，很難獲得解析解，甚至無(wú)法求解。測(cè)量法測(cè)量拋光溫度成本高，并且只能測(cè)量某個(gè)區(qū)域的溫度值，無(wú)法反映整體溫度分布，但是通過(guò)數(shù)值模擬可以很快得到整個(gè)溫度場(chǎng)的分布結(jié)果。鑒于上述原因，計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬技術(shù)在研究拋光過(guò)程溫度場(chǎng)方面具有很大的優(yōu)勢(shì)。

JAEGER[在1942年提出了移動(dòng)熱源模型，他認(rèn)為，在磨削過(guò)程中工件和磨具之間的接觸區(qū)域是一個(gè)矩形熱源，它以勻速移動(dòng)。基于這一假設(shè)，可以通過(guò)分析方法獲得工件溫度場(chǎng)分布，從而為磨削溫度的理論求解和仿真奠定基礎(chǔ)。貝季瑤[2和SNOEY[3認(rèn)為矩形熱源與實(shí)際情況有一定偏差，相繼提出了三角形熱源分布假設(shè)。后來(lái)，JIN等[4-5]提出了傾斜運(yùn)動(dòng)面熱源模型和圓弧面熱源模型。張磊對(duì)比了矩形熱源模型、直角三角形熱源模型、等腰三角形熱源模型、梯形熱源模型和矩三角形熱源模型，提出了熱源分布綜合模型。其他學(xué)者還提出了拋物線(xiàn)熱源模型、橢圓熱源模型[8]和瑞利熱源模型[8]等。

近幾年，為了更加符合真實(shí)情況，研究人員相繼建立了新的熱源模型。LIU等[9建立了一種基于隨機(jī)晶粒的磨削表面溫度場(chǎng)分布模型。YANG等[10]基于移動(dòng)點(diǎn)熱源理論、齒輪成形磨削幾何模型和磨粒特性參數(shù)，提出了一種高階函數(shù)曲線(xiàn)移動(dòng)熱源模型。GRIMMERT等[]采用優(yōu)化方法和溫度匹配法對(duì)蠕變進(jìn)給磨削過(guò)程的熱通量分布和熱分配進(jìn)行了校準(zhǔn)。對(duì)于杯形砂輪磨拋風(fēng)力渦輪葉片，李曉強(qiáng)[12將熱源形狀與熱流分布緊密結(jié)合，在圓柱坐標(biāo)系中建立了周向和徑向具有不同函數(shù)分布的非均勻熱源模型。

還有一些學(xué)者進(jìn)行了曲面磨削的溫度場(chǎng)仿真研究。GUO等[13]進(jìn)行了蝸輪蝸桿運(yùn)動(dòng)熱載荷作用下齒輪磨削溫度場(chǎng)的有限元仿真，依據(jù)仿真結(jié)果探討了磨削工藝參數(shù)對(duì)磨削溫度的影響規(guī)律。吳少洋[14]針對(duì)外圓磨削建立了磨具與工件的二維有限元模型，在不同的磨削工藝參數(shù)下進(jìn)行了磨削力、磨削溫度、工件表面粗糙度和工件表面殘余應(yīng)力的有限元仿真。孫坤[15]借助ANSYS軟件分別使用矩形熱源和三角形熱源仿真得到了高速列車(chē)軸箱軸承內(nèi)外套圈滾道磨削溫度場(chǎng)，探討了磨削參數(shù)與軸承套圈溫度場(chǎng)的定性關(guān)系。王小軍[16]提出了磨削風(fēng)電葉片曲面的熱源模型，借助MATLAB軟件求解得到了周向和軸向磨削的熱流密度分布模型，使用ANSYS仿真得到了不同磨削工藝參數(shù)下的溫度場(chǎng)，探討了最高磨削溫度隨磨削參數(shù)的變化規(guī)律。金光迪[17分析了磨粒和工件之間的相互作用，建立了磨削軸承外圈滾道磨削力模型、總熱流密度模型以及傳入工件的熱流密度模型，然后借助ABAQUS軟件使用三角形熱源進(jìn)行了磨削溫度場(chǎng)仿真，研究了磨削工藝參數(shù)對(duì)磨削溫度的影響規(guī)律。

還有學(xué)者研究了不同磨削方式對(duì)磨削溫度場(chǎng)的影響。YI等[18]對(duì)TC4 鈦合金材料的間歇進(jìn)給高速磨削過(guò)程進(jìn)行了有限元模擬，得到了不同磨削工藝參數(shù)下工件的瞬時(shí)溫度場(chǎng)分布。李廈等[19]分別對(duì)普通緩進(jìn)給磨削和超聲輔助緩進(jìn)給磨削兩種磨削方式的磨削溫度進(jìn)行了有限元仿真和試驗(yàn)研究。

還有一些學(xué)者采用其他仿真方法進(jìn)行了磨削溫度的研究。CHEN等[20]建立了一種新的三維磨削溫度場(chǎng)有限差分法，并使用該方法進(jìn)行了磨削溫度場(chǎng)仿真，同時(shí)還探討了熱源類(lèi)型、空間步長(zhǎng)和對(duì)流傳熱系數(shù)對(duì)磨削溫度場(chǎng)的影響規(guī)律。趙玲剛21借助分子動(dòng)力學(xué)法進(jìn)行了氮化硅陶瓷磨削溫度場(chǎng)的仿真，并依據(jù)仿真結(jié)果研究了磨削參數(shù)對(duì)磨削溫度的影響規(guī)律。

整體葉盤(pán)經(jīng)過(guò)精加工后，其表面粗糙度不能滿(mǎn)足工程要求，還需要進(jìn)行拋光以降低表面粗糙度。西北工業(yè)大學(xué)提出了一種用砂布輪拋光整體葉盤(pán)的方法[22-27]，并對(duì)拋光過(guò)程進(jìn)行了研究。砂布輪作為一種磨具，體積小，可以深入整體葉盤(pán)葉片之間的狹窄通道進(jìn)行拋光，因此路徑規(guī)劃簡(jiǎn)單。此外，當(dāng)砂布輪高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，砂布輪的每個(gè)砂帶葉片都會(huì)因離心力而沿徑向展開(kāi)，砂布輪的半徑會(huì)變大，從而轉(zhuǎn)變?yōu)槿嵝阅ゾ?，?shí)現(xiàn)柔性?huà)伖猓嵝話(huà)伖獾膾伖饬π?，拋光溫度低，可以避免表面燒傷，但拋光熱依然?huì)對(duì)表面性能產(chǎn)生影響。

由以上分析可知，磨削和拋光溫度的仿真研究集中在更加準(zhǔn)確的熱源分布模型以提高仿真準(zhǔn)確性、大尺寸曲面磨削溫度仿真研究、特殊磨削方式磨削溫度仿真研究、磨削溫度的其他非有限元仿真方法的探究工作。葉片為薄壁件，表面是復(fù)雜曲面，目前大多數(shù)研究都集中在各方向尺寸較大的曲面零件磨削溫度場(chǎng)的模擬上。本文對(duì)砂布輪拋光薄壁葉片曲面的溫度場(chǎng)進(jìn)行了仿真，探討了拋光過(guò)程中葉片表面和沿葉片厚度方向的溫度分布，并討論了工藝參數(shù)對(duì)拋光溫度的影響規(guī)律。

1葉片拋光路徑的確定

拋光路徑一般包括橫向拋光、縱向拋光、環(huán)形拋光、螺旋拋光等拋光軌跡，如圖1所示。橫向拋光的拋光軌跡曲率變化相對(duì)平緩，并且磨具和葉片之間的接觸相對(duì)充分，單位時(shí)間內(nèi)橫向拋光的拋光面積大于縱向拋光的拋光面積。環(huán)形拋光和螺旋拋光在葉片前緣和后緣的拋光軌跡曲率上變化迅速，容易造成損壞，因此，前緣和后緣一般是縱向拋光，這樣可以保證拋光軌跡的平滑變化，保證拋光質(zhì)量和效率。由此，一般采用橫向拋光法對(duì)葉片葉盆表面和葉片背面進(jìn)行拋光，采用縱向拋光法對(duì)前緣和后緣進(jìn)行拋光。本文僅研究葉盆表面和葉片背面的拋光。

葉片背面采用砂布輪進(jìn)行橫向拋光，如圖2所示。黑色箭頭曲線(xiàn)是橫向拋光軌跡，砂布輪沿著拋光軌跡從位置 A 移動(dòng)到位置 B ，這是一次拋光。位置 A 表示砂布輪剛剛與葉片接觸，位置 B 表示砂布輪即將與葉片分離。橫向拋光試驗(yàn)如圖3所示。從測(cè)試中可以獲得拋光力信號(hào)和紅外熱圖像。

2 熱源分布模型的確定

JAEGER[1提出的矩形熱源分布模型如圖4a所示。貝季瑤2和SNOEY[3]提出的三角形熱源分布模型如圖4b所示。此外，一些學(xué)者還提出了等腰三角形熱源分布模型、矩形-三角形熱源分布模型、梯形熱源分布模型、綜合熱源分布模型和拋物線(xiàn)形熱源分布模型等，如圖4所示，上述分布模型均具有一定的理論價(jià)值。首先，使用砂布輪拋光葉片的材料時(shí)去除厚度為幾十微米，去除量很小，可以認(rèn)為，加工表面與未加工表面重合，因此

矩形熱源分布模型更符合實(shí)際情況。其次，研究表明，不同熱源分布模型仿真得到的工件表面溫升速率、冷卻速率和最高溫度存在一定差異，但差異較小，溫度變化規(guī)律一致[。因此，本文選擇矩形熱源分布模型來(lái)仿真砂布輪拋光葉片的拋光溫度場(chǎng)。

3 仿真流程

仿真過(guò)程中要確定的參數(shù)包括切向拋光力、砂布輪的線(xiàn)速度、接觸弧長(zhǎng)、砂布輪寬度、進(jìn)給速度、傳入工件的熱量分配系數(shù)以及工件的密度、質(zhì)量熱容和熱導(dǎo)率等。切向拋光力和接觸弧長(zhǎng)需要通過(guò)試驗(yàn)進(jìn)行測(cè)量，參考文獻(xiàn)24-26」中接觸弧長(zhǎng)的測(cè)量方法，如圖2所示。拋光軌跡為由位置A 到位置 B ，位置 A 表示百葉輪剛開(kāi)始接觸葉片，此時(shí)刻記為 t₁ ；當(dāng)百葉輪移動(dòng)到圖2中的位置B時(shí)，此時(shí)標(biāo)記為 t₂ ，表示百葉輪即將和葉片分離。從 t₁ 到 t₂ ，總的拋光接觸軌跡是接觸弧長(zhǎng)和拋光軌跡長(zhǎng)的總和，其中 t₁…t₂ 可以通過(guò)拋光力時(shí)域信號(hào)獲得，如圖5所示。因此，拋光過(guò)程中砂輪與葉片接觸弧長(zhǎng) l 的計(jì)算公式為

l=v_w（t₂-t₁）-h

式中： v_w 為磨具進(jìn)給速度； h 為拋光軌跡長(zhǎng)度。

砂布輪的線(xiàn)速度可以通過(guò)主軸轉(zhuǎn)速和砂布輪半徑來(lái)獲得，砂布輪的寬度和進(jìn)給速度是已知量。熱量分配系數(shù)可以參考 ROWE^[28] 的熱量分配系數(shù)模型，其表達(dá)式為

式中： v_s 為百葉輪線(xiàn)速度， m/s;α_g 為磨粒熱導(dǎo)率， w/（m? K）_;r0 為磨料顆粒的有效半徑； α 為工件熱導(dǎo)率， w/（m? 為工件質(zhì)量熱容， ΔJ/（kg??ΔK）_?? 為工件密度，kg/m³ 。

本文采用有限元軟件ANSYS進(jìn)行拋光溫度場(chǎng)仿真，航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片表面是B樣條曲面，但其曲率相對(duì)較小，為了簡(jiǎn)化仿真計(jì)算過(guò)程，將其簡(jiǎn)化為圓柱面，通過(guò)這種方式，可以在圓柱坐標(biāo)系中進(jìn)行求解。

本文拋光葉片溫度場(chǎng)的仿真研究是基于移動(dòng)熱源法開(kāi)展的，并未涉及磨具磨粒與工件之間的相互作用，同時(shí)假定葉片曲率變化較小，將葉片模型簡(jiǎn)化為了圓柱面，葉片與磨具之間的接觸形狀為近似矩形，可以使用矩形移動(dòng)熱源法進(jìn)行拋光溫度仿真。而當(dāng)葉片曲率變化較大時(shí)，磨具與葉片的接觸形狀不能再簡(jiǎn)化為矩形，接觸形狀更加復(fù)雜，需要建立更加準(zhǔn)確的接觸區(qū)域幾何特征模型；同時(shí)在接觸區(qū)域內(nèi)熱流密度也不再是均勻的，矩形移動(dòng)熱源不再適用，需要探究更加準(zhǔn)確的熱源模型。由以上分析可知，當(dāng)葉片曲率變化較小時(shí)，本文將葉片模型簡(jiǎn)化為了圓柱面，將葉片與磨具之間的接觸形狀近似為矩形，實(shí)際上由于葉片表面各個(gè)方向的曲率導(dǎo)致接觸區(qū)域形狀不再是矩形，實(shí)際接觸面積更小，接觸區(qū)域熱流密度也不再是均勻的，可能出現(xiàn)局部熱載荷非常高的現(xiàn)象，所以仿真的溫度要低于實(shí)際拋光溫度。

工件材料為T(mén)C4，其相關(guān)材料參數(shù)如表1所示。工件材料的尺寸為：長(zhǎng) 50mm 、寬 50mm 、厚1mm 。沿長(zhǎng)度和寬度方向網(wǎng)格尺寸為 0.5mm ，沿厚度方向網(wǎng)格尺寸為 0.1mm ，因長(zhǎng)度和寬度方向尺寸較大，厚度方向尺寸較小，因此，為了縮短求解時(shí)間，長(zhǎng)度方向和寬度方向網(wǎng)格尺寸設(shè)置較大，厚度方向尺寸設(shè)置較小，建立的葉片網(wǎng)格模型如圖6所示。邊界條件為：工件內(nèi)部及表面無(wú)熱源，設(shè)置工件初始溫度為 19.5°C （與室溫一致）。

在拋光過(guò)程中，拋光區(qū)域的熱源在加工表面沿著進(jìn)給方向移動(dòng)，在仿真中，熱流載荷直接加載到節(jié)點(diǎn)上。為了模擬熱源的運(yùn)動(dòng)，在熱源的移動(dòng)方向上選擇不同的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行加載，并進(jìn)行瞬態(tài)求解。在小時(shí)間步長(zhǎng)的情況下，可以獲得近似連續(xù)熱源的加載過(guò)程，為了準(zhǔn)確模擬熱源的連續(xù)運(yùn)動(dòng)，可以通過(guò)循環(huán)加載依次選擇熱源移動(dòng)方向上的不同節(jié)點(diǎn)。ANSYS軟件可以通過(guò)APDL命令流中的DO循環(huán)語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)循環(huán)加載。仿真過(guò)程如圖7所示。

4仿真結(jié)果與討論

4.1 仿真結(jié)果與分析

仿真工藝參數(shù)為：主軸轉(zhuǎn)速 n=4000r/min 砂布輪進(jìn)給速度 v_w=100mm/min ，砂布輪磨粒數(shù) P=240 目，砂布輪壓縮量 a_p=1.4mm 。模擬拋光過(guò)程中葉片的溫度場(chǎng)，仿真過(guò)程分為50個(gè)載荷步，第1、第10、第20、第25、第30、第40和第50載荷步仿真獲得的表面溫度和對(duì)稱(chēng)截面溫度分布結(jié)果分別如圖 8～ 圖14所示。

圖15顯示了不同載荷步下葉片表面的溫度分布。在拋光的初始階段，拋光區(qū)域的溫度較低，

隨著加工的進(jìn)行，溫度逐漸升高。從第20載荷步開(kāi)始，拋光溫度分布逐漸穩(wěn)定，穩(wěn)態(tài)下的最高溫度約為 71.23°C 。隨著加工的繼續(xù)進(jìn)行，當(dāng)砂布輪到達(dá)葉片邊緣時(shí)，大量的熱量逐漸傳遞到邊緣，導(dǎo)致邊緣溫度急劇上升，并且高于穩(wěn)定狀態(tài)下的最高溫度。

由圖15可以看出，拋光溫度分布從第20個(gè)載荷步開(kāi)始逐漸趨于穩(wěn)定，故選擇第25個(gè)載荷步分析葉片橫截面上的溫度分布，并繪制出距離葉片表面不同深度的溫度分布，如圖16所示。從圖16中可以看出，當(dāng)拋光溫度趨于穩(wěn)定時(shí)，葉片已加工部分在不同深度處的溫度值趨于一致，因?yàn)樵跊](méi)有熱源的情況下經(jīng)過(guò)一段時(shí)間熱傳遞后，沿深度方向的溫度分布已經(jīng)達(dá)到均勻。拋光區(qū)域溫度沿深度方向不斷下降，這是因?yàn)閽伖鈪^(qū)域持續(xù)產(chǎn)生熱量，葉片表面的溫度首先上升，導(dǎo)致表面和表面下方的葉片材料之間產(chǎn)生溫差，然后熱量將從工件表面?zhèn)鬟f到工件內(nèi)部，溫度首先在靠近工件表面的地方升高，然后在遠(yuǎn)離工件表面的地方上升。

由圖 8～ 圖15可知，在給定的工藝參數(shù)下，工件拋光溫度可達(dá)約 ，而邊緣拋光溫度可達(dá) 100°C 以上。由以上分析可知，本文磨具是一個(gè)柔性磨具，工件表面為自由曲面，仿真時(shí)將工件簡(jiǎn)化為圓柱表面，接觸區(qū)域形狀簡(jiǎn)化為矩形，而實(shí)際接觸面積更小，接觸區(qū)域熱流密度也不再是均勻的，可能出現(xiàn)局部熱載荷非常高的現(xiàn)象，瞬時(shí)溫度可能達(dá)到幾百攝氏度，邊緣拋光溫度也可能達(dá)到數(shù)百攝氏度，瞬時(shí)高溫和邊緣拋光溫度可能對(duì)工件的殘余應(yīng)力分布產(chǎn)生影響，同時(shí)高溫會(huì)影響拋光力，從而引起工件表面產(chǎn)生塑性變形和毛刺，增大表面粗糙度。

4.2 工藝參數(shù)對(duì)仿真拋光溫度的影響

由仿真可知，加工時(shí)砂布輪和葉片接觸區(qū)域的溫度急劇升高，兩者接觸位置的溫度最高。從砂布輪和工件開(kāi)始接觸到正在接觸產(chǎn)生的連續(xù)熱源對(duì)已加工過(guò)的區(qū)域的溫度均會(huì)造成影響，拋光溫度梯度從正在加工的接觸區(qū)域向已加工過(guò)的區(qū)域逐漸遞減。工件上拋光初始位置邊緣的溫度也較高，這是由于熱量傳遞到葉片邊緣時(shí)發(fā)生積聚，造成邊緣溫度升高。

拋光溫度仿真依賴(lài)的工藝參數(shù)包括切向拋光力、砂布輪的線(xiàn)速度（主軸轉(zhuǎn)速）和進(jìn)給速度，砂布輪壓縮量和磨粒目數(shù)無(wú)法直接在仿真中設(shè)置，砂布輪壓縮量和磨粒目數(shù)變化對(duì)拋光溫度的影響通過(guò)切向拋光力對(duì)拋光溫度的影響來(lái)反映。仿真得到的拋光溫度隨工藝參數(shù)變化規(guī)律如圖17所示。由圖17a可知，拋光溫度隨主軸轉(zhuǎn)速的增大而升高，這是由于主軸轉(zhuǎn)速越高，砂布輪的線(xiàn)速度越高，單位時(shí)間磨具與工件之間摩擦力做的功越多，產(chǎn)生的熱量越多，則拋光溫度越高。溫度變化量除以主軸轉(zhuǎn)速變化量可以得到主軸轉(zhuǎn)速對(duì)溫度的影響程度，為 2.625×10^-4C/（r?min^-1 ，影響程度較小。由圖17b可知，進(jìn)給速度對(duì)拋光溫度的

影響并不明顯，溫度變化量除以進(jìn)給速度變化量可以得到進(jìn)給速度對(duì)溫度的影響程度，為 5.5× 10^-4°C/（mm?min^-1 ），影響程度較小。由圖17c可知，拋光溫度與切向拋光力正相關(guān)，這是由于切向拋光力越大，單位時(shí)間摩擦力做功越多，產(chǎn)生的熱量越多，則拋光溫度越高，溫度變化量除以切向拋光力變化量可以得到切向拋光力對(duì)溫度的影響程度，為 ，影響程度較大。磨粒目數(shù)指的是確定面積的篩網(wǎng)上用于篩選磨粒大小的篩孔數(shù)目的多少，目數(shù)越大，篩孔數(shù)量越多，磨粒直徑越小，拋光力越小，所以?huà)伖鉁囟仍降?；壓縮量是指拋光時(shí)砂布輪的徑向變形量，壓縮量越大，拋光力越大，則拋光溫度越高。

4.3 試驗(yàn)驗(yàn)證

從拋光試驗(yàn)可以看出，當(dāng)砂布輪到達(dá)拋光軌跡中點(diǎn)時(shí)，拋光力和溫度相對(duì)穩(wěn)定，故選擇恰好表示砂布輪到達(dá)拋光軌跡中點(diǎn)的第25個(gè)載荷步進(jìn)行仿真溫度與測(cè)量溫度的對(duì)比分析。當(dāng)砂布輪到達(dá)拋光軌跡中點(diǎn)時(shí)，紅外熱成像檢測(cè)系統(tǒng)獲得的紅外熱圖像見(jiàn)圖18，記錄圖像中箭頭所指點(diǎn)的溫度，并按照文獻(xiàn)[29]進(jìn)行修正得到實(shí)際溫度 θ_m ，記錄通過(guò)仿真獲得的第25個(gè)載荷步最高溫度處附近溫度 θ_s ，結(jié)果如表2所示，溫度測(cè)量距離為1m 。試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)測(cè)量距離在 0.5～3m 范圍內(nèi)時(shí)，測(cè)量距離越近，則測(cè)得的溫度越高，距離越遠(yuǎn)，則測(cè)得的溫度值越小，但測(cè)量誤差在 1^°C 范圍內(nèi)。仿真值和測(cè)量值之間的對(duì)比如圖19所示，可以看出，拋光溫度的仿真值和測(cè)量值之間的偏差均小于 10% ，這表明兩者具有較好的一致性，仿真準(zhǔn)確性較高。

5結(jié)論

1）在拋光的初始階段，拋光區(qū)域的溫度較低，隨著加工的進(jìn)行，拋光溫度逐漸升高，并逐漸趨于穩(wěn)定，隨著加工的繼續(xù)進(jìn)行，當(dāng)砂布輪到達(dá)葉片邊緣時(shí)，大量的熱量逐漸傳遞到邊緣，導(dǎo)致邊緣溫度急劇上升，并且高于穩(wěn)定狀態(tài)下的最高溫度。當(dāng)拋光溫度趨于穩(wěn)定時(shí)，葉片已加工部分在不同深度處的溫度值趨于一致，正在加工部分的溫度沿著深度方向不斷降低；拋光溫度梯度從正在加工的接觸區(qū)域向已加工過(guò)的區(qū)域逐漸遞減。

2）拋光溫度隨主軸轉(zhuǎn)速的增大而升高，進(jìn)給速度對(duì)拋光溫度的影響并不明顯，拋光溫度與切向拋光力正相關(guān)。

3）當(dāng)砂布輪到達(dá)拋光軌跡中點(diǎn)時(shí)，將拋光區(qū)域附近的測(cè)量溫度和仿真溫度進(jìn)行比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，兩者之間的偏差小于 10% ，這表明仿真溫度與測(cè)量溫度一致性較好，仿真精度較高。

4）由以上結(jié)論可知，當(dāng)砂布輪到達(dá)葉片邊緣時(shí)，邊緣溫度急劇上升，該溫度高于穩(wěn)定狀態(tài)下的最高溫度，導(dǎo)致邊緣加工質(zhì)量和其他位置不一致，所以有必要尋求降低邊緣加工溫度的方法；再者，切向拋光力對(duì)拋光溫度影響最明顯，而影響拋光力的主要因素為砂布輪壓縮量和磨粒目數(shù)，所以要選擇適當(dāng)?shù)纳安驾唹嚎s量和磨粒目數(shù)。

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（編輯袁興玲）

作者簡(jiǎn)介：鮮超，男，1987年生，講師。研究方向?yàn)檎w葉盤(pán)的銑削加工、精密磨削和拋光加工。發(fā)表論文16篇。本文引用格式：

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