計算機仿真技術在磨削溫度場中的應用

磨削是一種應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整多數是靠試湊法(即憑操作者所積累的大量經驗知識)來進行，特別是有關磨削溫度分析模型，多是通過單因素獲得的。隨著計算機性能的日益提高，仿真技術在工業中的應用越來越廣泛，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，建立系統的磨削溫度場理論模型。

仿真就是在模擬環境下實現和預測產品在真實環境下的性能和特征(動態和靜態)，它包含了從建模、施加負載和約束到預測產品在真實情況下的響應等一系列步驟。通過對仿真試驗過程的觀察和估計，得到被仿真系統的仿真輸出參數和基本特性，由此來估計和推斷實際系統的真實參數和真實性能。仿真技術借助計算機，可以在復雜的磨削加工過程中得到不同輸入參數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造了條件。
2 建立磨削溫度場的數學模型
采用有限元法建立磨削溫度場的數學模型。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方程式為：
PC q - (kx q )- (ky q )- (kz q )-rQ=0

t x x y y z z
(在W內)

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。