-82-http://xb.szpt.edu.cnDOI:10.13899/j.cnki.szptxb.2023.04.011大直径非递减厚度高速砂轮基体的结构设计*张贝1,2，喻彩丽1（1.汕尾职业技术学院海洋学院，广东汕尾516600；2.华南理工大学机械与汽车工程学院，广东广州510000）摘要：高速磨削是最先进的磨削工艺之一，实现高速磨削的主要方法就是使大直径砂轮在高转速下进行磨削。当砂轮高速旋转时，其基体芯部的应力水平将接近材料的失效极限，因此需对砂轮基体的结构强度进行设计。以往的高速砂轮基体都是采用递减厚度的结构设计方法，递减厚度就是指砂轮芯部厚度非常大而砂轮外侧厚度却非常小，这种砂轮设计的方法容易造成砂轮重量偏大且砂轮工作面宽度偏小，致使砂轮基体的使用效率大大降低。砂轮基体的非递减厚度设计就是不关注厚度设计参数，而是注重砂轮除厚度以外的平面结构设计，把砂轮中心孔边缘的厚度作为砂轮基体结构的约束条件，从增大中心孔边缘的材料延伸和减轻砂轮外侧离心力的传递着手，减小砂轮基体芯部的应力集中并使砂轮整体应力分布趋于均匀。文中通过几种简单的结构设计，可在厚度非递减的情况下降低砂轮基体中心孔边缘的环向应力，其中最大降幅可达170.6%。通过这几种结构设计思想可以衍生出更多的结构设计方法。这些砂轮基体结构设计方法可使砂轮的最大环向应力由砂轮芯部移向砂轮外侧，降低了砂轮芯部的应力水平，放宽了砂轮芯部厚度过大的设计局限。关键词：高速砂轮；高速磨削；砂轮结构设计；砂轮应力分析；砂轮离心应力中图分类号：TG74文献标识码：A文章编号：1672-0318（2023）04-0082-13高速磨削作为一种先进的磨削工艺应用日益广泛，已成为磨削研究领域的热点[1-3]。高速磨削一般指磨削速度超过45m/s的磨削[4]1，其界定标准将会随着高速磨削工艺的逐步发展而不断改变。如果采用直径较小的砂轮，就需要极限转速较高的电主轴，电主轴和轴承的成本会成倍提高。如果采用直径较大（250mm以上，以日本研制的直径为250mm、磨削速度达400m/s的砂轮为例[4]25）的砂轮，则可以选用转速为30,000r/min左右的电主轴，具有更好的综合经济效益。芮程波[5]采用450mm直径的CBN砂轮以60~80m/s的磨削速度磨削合金铸铁凸轮，实验证明比磨削能随磨削速度的增大而增大，工件表面粗糙度随磨削速度的增大而减小。陈世隐采用350mm直径的钎焊金刚石砂轮以30~120m/s的磨削速度磨削硅铝合金和硬质合金，结果表明磨削速度达到120m/s时因塑性变形量减小而使比磨削能下降[6]。赵狄用直径为200...
