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河南理工大学本科毕业设计（论文）说明书1用表面反应来测量圆柱形钢SCM440的磨削力和表面粗糙度的方法摘要：这项研究的目的是为了有效的分析在磨削过程中的磨削力和表面粗糙度圆柱形工件，材料是钢SCM440,l利用表面反应的方法。传感器用来测量主轴驱动马达的电力，通过磨削参数的变化来测量和分析粗糙度。用实验数据建立一个模型，预测磨削力和粗糙度。通过单独的改变磨削率绘制数学模型的轮廓线。在工业中测量磨削条件是很容易的。关键词：磨削力，表面粗糙度，圆柱形磨棒，表面反应方法简介：不少实验更多的说明充分和有效的磨削过程是与车削和铣削很不同。由于砂轮表面的不均匀，每次磨削工件时是不一样的。尽管努力的尝试，但是砂轮和工件间的磨削过程还没搞清楚。所以绘制了许多统计模型和计算机模型。不但这些模型很复杂，很难描述磨削过程，而且增加了优化磨削的难度，很难验证磨削参数之间的相互影响和磨削结果。在过去的几十年中Malkin调查和研究了磨削监测结果和磨削现象如切削机理、磨削能以及磨削参数之间的相互影响。在他的研究中，那是很明显的：切削机理很复杂，很难重复磨削过程而获得相同的磨削条件。Shaji刊登了Taguchi方法。用石墨作润滑剂估算磨削表面的参数。影响切削表面参数的参数如砂轮速度，工件转速，切削深度，打磨模型还有切削力被统计。Kwak先生用Taguchi方法显示了不同的切削参数引起磨削表面几何误差。同样用表面反映方法也可以估算磨削表面的几何误差。在本论文中，用圆柱形钢SCM440作磨削棒料，用表面反映方法来预测切削力和表面粗糙度和帮助选择磨削条件。2.文献评论2.1圆柱形磨料切屑形状由于砂轮磨削表面无规则的分布着不规则的磨料，所以磨削机理很复杂，很难能清河南理工大学本科毕业设计（论文）说明书2楚。为了方便研究，假设圆柱形棒料接触点放大，如图1所示。从切屑的形状看，在磨削过程中，砂轮的磨削面与工件的接触点，开始与C点接触，然后沿着弧CD（接触长度）。所以在从C点到I点的过程中切削厚逐渐增加，并在I点达到最大值。在从I点到D点的过程中切削厚又逐渐减小。切屑层的最大厚（g）等于HI长，用公式表示为：在公式中，d表示工件直径，D表示砂轮直径，Z表示切削深度。切削厚的最大值还与平均断削点之间的距离（a）和速比有关。砂轮和工件间接触的弧长被近河南理工大学本科毕业设计（论文）说明书3似为一条直线，公式为：进给速度f表示工件每旋转一周而砂轮进给的长度，切向切削力Ft和切削功率P0可以用如下公式表示：从公式3中，可以很明显的看出切向力影响圆柱形棒料的磨削参数。2.2霍耳效应和磨削力的测量通常测量磨削过程的磨削力在工业中是用霍耳效应传感器。霍耳效应传感器的原理是霍耳效应。霍耳效应是DrEdwinHall在1879年发现的。通过磨削驱动马达的的电流会产生一个磁场。如果把这个电流通过霍耳传感器，在洛伦兹力的作用下在传感器内产生电压，这个电压叫霍耳电压，电压的大小与通过传感器的电流成比例。所以，测量霍耳电压就可以知道通过驱动马达的电流。2.3.表面反映方法表面反映法是最佳获得希望输出结果的方法之一。在这种方法中，期望输出值可以用带磨削参数的函数表示。这个函数包括磨削参数被称为表面反映如图2所示。为了建立表面反映模型，首先函数必须化成待定系数多项式。这些待定系数可以有实验确定。由于表面反映函数涉及到许多参数和要进行许多实验，所以待定系数多项式很复杂。另外改变待定系数计算函数值很难满足所有的实验结果。为了方便常用图形最小二乘逼近和运算规律进行复合计算。3.磨削实验和实验结果3.1实验装置河南理工大学本科毕业设计（论文）说明书4在这个实验中，圆柱形磨削工件作为实验装置，如图3所示。工件的材料是SCM440钢热处理后达到Rc60。砂轮的类型是在工业生产中常用的WA120KmV。砂轮的直径是320mm，宽度是38mm。为了测量不断随磨削条件改变的磨削力，三个霍耳传感器被装在主轴电动机电源线上。12v的电源电压被通到霍耳传感器上通过DC电源。霍耳电压随着电流改变的灵敏度是0.4V/A。传感器的反应时间是0.5s。用转换器和示波器可以连续的测量传感器的输出霍耳电压。

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