大直径非递减厚度高速砂轮基体的结构设计

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。