轴颈外圆磨削成圆过程的双转子耦合模型及仿真算法

主轴轴颈外圆的圆度对机床主轴部件的回转精度具有直接而重要的影响。磨削加工是实现轴颈外圆高精度加工的最重要的手段。虽然磨削技术在主轴外圆加工上已长期应用,但是利用现有的研究成果,还难以对一个既定的磨削系统的磨削成圆过渡过程进行完整有效的定量仿真,也难以对磨削工件的最终圆度进行科学合理的预测。在吸收国内外磨削转子系统模型成果的基础上,进一步考虑外圆磨削过程中砂轮和工件之间的相互耦合作用、材料去除、转子振动及变形协调规律,建立了外圆磨削系统的双转子耦合振动模型,提出了模拟轴颈材料去除和圆度变化的"磨削力-瞬时磨削深度"迭代算法。利用所建立的双转子模型和迭代算法,对不同磨削策略下轴颈外圆成圆的过渡过程进行了定量仿真,再现了轴颈材料去除和外圆轮廓变化的全过程;比较研究了不同磨削策略对磨削效率和最终加工圆度的影响规律。进行了相应的磨削试验和对比验证,试验结果证实了所提出的轴颈外圆磨削的双转子模型和迭代算法的有效性和合理性。     

基于工件定位误差修正算法的无心磨削过程仿真研究

为合理地描述无心磨削过程,提出了一个关于工件表面误差引起的定位误差的修正算法,建立了基于该算法的无心磨削静态成圆仿真模型.通过VB6.0编程及MATLAB6.5仿真分析.在嵌入与生产实际相符的数据后,可得到磨削过程中的工件圆度误差变化曲线.通过对比,表明所提算法是合理的.     

基于OpenGL无心外圆磨削仿真系统的研究

无心磨削是一种精密、高效的加工方法,在机械制造领域占有重要地位,以切入式外圆无心磨削为研究对象,介绍了仿真系统中各功能模块,对系统开发过程中所使用到的技术要点进行探讨,并对3DS模型在仿真系统中的读取与重现进行了分析,采用OpenGL技术实现了无心外圆磨削加工过程的仿真系统,提出了根据工件中心高的理论优化值计算托板高度的方法,在时域中对工件真圆度和磨削力进行了仿真,为进一步研究无心磨削的动态特性和提高磨削加工精度提供了依据。     

无心磨削过程中的谐波振动模式

尽管对工件的无心磨削成圆机理已有一定的研究,但关于工件圆度误差的振幅频谱,究竟在无心磨削过程中怎样产生,至今没有详细叙述。本文中,与工件圆度误差的频谱分析对应,建立了磨削过程中的工件谐波分量的振动模式。在此基础上,以振动方程中的放大系数,解释了为什么在无心磨削过程中,2次椭圆及3次棱圆的振幅较大;接着,分析了谐波振动模式的瞬时不稳定特性;最后,给出了振幅频谱图中振幅局部最大值的谐波次数分布原则,并从接触刚性的角度,介绍了改善表面有缺口工件的圆度误差的磨削实例。     

无心磨削砂轮不平衡对工件表面形貌影响的研究

为了研究无心外圆磨削过程中,砂轮不平衡引起的振动对工件表面形貌的影响,建立了磨削中砂轮不平衡引起的系统振动的数学模型,通过理论与仿真结果的分析比较,得出由于砂轮不平衡引起的磨削表面和砂轮表面的相对瞬时位移,再利用准动力学谐波理论计算分析,结果表明,砂轮不平衡会严重影响工件表面的谐波构成.     

超精密主轴的钢球顶磨法

在中心磨床上磨削主轴通常使用60°顶尖进行定位,尽管对工件中心孔经过磨削或研磨,但其磨削所得的圆度精度一般只能达到1,5～0.8μm。这是由于轴两端的中心孔及磨床头尾架顶尖之间存在同轴度误差,顶尖与中心孔之间成点状接触(见图1),这种点状接触在中心孔和顶尖锥面的圆度误差以及磨削过程中磨制力变化等因素的影响,而发生位置变化,产生磨削误差,影响磨削表面的圆度等精度。 我们在无心磨床主轴的轴颈磨削中使用钢球代替顶尖,取得了较为理想的圆度精度。工件要求φ90mm轴颈外圆的圆度误差小于0.5μm,实际磨削达到 0.4μm以内。 用钢球定位顶…     

干式气缸套外圆无心磨削加工浅析

外圆无心磨削是工件不定心的磨削,是一种适应大批量生产的高效率磨削方法。在干式气缸套生产线上,采用外圆无心磨削来加工气缸套的外圆直径也是一种比较先进的工艺措施。本文根据多年的生产经验和实际情况,对干式气缸套外圆无心磨削的加工原理,外圆直径的成圆过程,导轮曲面及修整和无心磨削加工的产品质量与控制等方面透行分析探讨。     

全液体静压支承结构磨削系统的磨削成圆规律及圆度极限预测

主轴轴颈的圆度直接影响液体静压主轴系统的回转精度,要制造纳米级回转精度的液体静压主轴系统,必须不断提高主轴零件轴颈的圆度。目前国内外高精密磨床可实现的轴颈磨削圆度范围在0.2～0.5μm,要想进一步提高轴颈磨削圆度,以上磨削方案已很难满足需要。基于此,系统研究头架主轴、尾架主轴和砂轮主轴均采用液体静压支承的全静压支承结构磨削系统的磨削成圆规律,探讨可能达到的圆度极限。首先建立计入头架主轴回转误差、尾架主轴回转误差、双顶尖不同轴误差、砂轮主轴回转误差和工件初始表面轮廓圆度误差的磨削系统耦合动力学模型;提出基于Newmark-β数值积分方法的“磨削力-瞬态磨削深度”循环迭代收敛算法,实现工件外圆轮廓形成过渡过程的定量仿真。研制全液体静压主轴支承结构磨削系统,通过磨削实验和磨削成圆仿真结论的对比,证实所建立模型和所提出算法的有效性。最后根据所提模型和仿真算法,研究各磨削系统误差对磨削圆度的影响规律,并在此基础上对可实现的磨削圆度极限进行了预测。     

外圆磨削砂轮形貌仿真与工件表面粗糙度预测

对磨削砂轮形貌、外圆磨削过程及工件表面形貌进行了仿真,实现了对工件表面粗糙度的预测,并对仿真模型进行了验证。采用Johnson变换和Gabor小波变换,实现了高斯域和非高斯域的转化,在随机域内对磨削砂轮形貌进行了仿真。根据外圆磨削运动过程,通过对砂轮和工件相互作用过程的分析,建立了磨粒运动轨迹方程和工件形貌方程,在考虑磨粒切削、耕犁与摩擦作用的条件下,对外圆磨削过程进行了仿真。建立了外圆磨削模型,实现了对加工工件形貌的仿真和粗糙度预测。     

最佳无心磨削条件的设定

一、前言无心磨削因其工件支承刚性较高，是一种兼备高效、精密双重优点的加工方法。但是，磨削工件的圆度误差又不可避免地受到中心高角r，托板项角中，工件转速n。及单位磨除率Z’等诸多因素的制约。为将无心磨削的圆度误差控制在最小值，本研究通过计算机模拟分析，探讨了最佳无心磨削条件（几何关系和工艺参数）的设定，并通过磨削试验对其进行验证。实践结果表明：1．通过计算机模拟来设定最佳无心磨削条件是一种行之有效的方法；2．调整工件转速n。可减小磨削工件的圆度误差；3．无心磨削条件中的关键参数是中心高角r和加工弹性参数K…     

基于磨削去除率的无心磨削ERWC碳排放模型与实验

为准确量化无心磨削过程中的碳排放，提出一种新的无心磨削ERWC碳排放计算模型，该模型用基于功率信号的磨削材料去除率计算材料去除能耗、砂轮磨损碳排放等，相比以往基于经验公式计算得到的无心磨削碳排放，有效降低了与实际加工过程碳排放之间的误差。深入分析无心磨削碳排放的影响因素，提出建立无心磨削碳排放模型的方法；基于监测功率信号的无心磨削材料去除率模型，综合考虑能源消耗、资源消耗和废弃物对无心磨削碳排放的影响，建立无心磨削ERWC碳排放模型。将无心磨削ERWC碳排放等效模型用于企业工厂柱塞芯磨削加工实验表明，该无心磨削碳排放模型对无心磨削加工过程中的碳排放进行了准确量化，为后续优化磨削工艺参数、降低无心磨削加工过程中的碳排放打下了理论基础。     

无心磨削工件质量的在线控制方法

无心磨削工件质量在很大程度上取决于工艺本身。在无心磨削过程中零件的中心线是漂移的。工件上的不规则部分与刀板或导轮接触时会产生这种现象，从而导致工件的圆度误差。文章阐述无心磨削工艺的计算机模拟试验工作，它表明有可能通过导轮的运动来提高被磨工件的圆度。所列程序提供了可保证无心磨削质量的新方法。     

超高速点磨削几何模型参数的研究

介绍了超高速点磨削砂轮的结构并根据砂轮在外圆纵向磨削过程中与工件的干涉情况,建立了超高速点磨削几何模型.研究了砂轮磨削工件时的粗磨区和精磨区的材料去除过程及其几何接触弧长,并在对点磨削中单颗磨粒轨迹进行研究的基础上求得动态接触弧长.得出砂轮粗磨区倾角θ和偏转角α的变化对接触弧长的影响,为今后进一步研究超高速点磨削加工的机理提供了理论基础.     

无心磨削成圆过程仿真系统的研究与开发

首先介绍了工件成圆误差的定义及计算方法,然后在分析无心磨削加工的工件成圆过程的基础上,以VC、OpenGL为开发工具,采用VC与MATLAB联合编程的方法,设计开发了无心磨削成圆过程仿真系统.仿真结果与实验数据一致,具有良好的实用价值.     

无心磨削成圆过程仿真系统的研究与开发

首先介绍了工件成圆误差的定义及计算方法,然后在分析无心磨削加工的工件成圆过程的基础上,以VC、OpenGL为开发工具,采用VC与MATLAB联合编程的方法,设计开发了无心磨削成圆过程仿真系统。仿真结果与实验数据一致,具有良好的实用价值。     

外圆磨削颤振通用模型及稳定性研究

为有效解决外圆磨削微颤振问题,提高外圆磨削产品加工质量,基于再生颤振理论建立了一种外圆磨削动力学通用模型,该通用模型引入与砂轮宽度相关的重叠因子,充分考虑工件与砂轮的再生颤振关系,可通用于外圆纵向磨削和外圆切入式磨削;运用牛顿迭代法对带有时滞的超越方程进行数值求解,并结合高斯消元法提升迭代收敛速度,利用延拓算法连续提供有效初始值,提高迭代结果的准确性,可获得准确的磨削稳定性边界。以复杂切入式磨削进行磨削颤振数值模拟计算和实验研究,实验结果表明该通用模型可有效应用于外圆切入磨削颤振过程,通过该模型选择的磨削加工参数可有效避免磨削微振纹现象,可有效提高外圆磨削加工质量和加工效率。     

无心磨床工件中心高H的研究

本文介绍了无心磨床一项重要的调整参数——工件中心高H。从无心磨床磨削原理上推导出中心高H的计算方法,阐述了工件中心高H的调整是影响工件磨削精度,特别是影响工件圆度的重要参数,论证了在磨削一些有着特殊结构或特殊磨削工艺要求的工件时,单纯按公式计算出的工件中心高理论值调整往往效果不佳,需要针对不同工件及不同磨削要求进行实际分析,在理论值基础上作出一定程度的调整,才可以获得最佳磨削精度。     

HOVF WC-10Co4Cr涂层磨削瞬态温度场及应力场数值模拟

从经典热传导方程和热弹塑性力学出发,建立了磨削过程中移动热源作用超音速火焰喷涂WC-10Co4Cr涂层材料的二维传热模型和热应力模型;在考虑材料热物理参数随温度变化的基础上,利用有限元分析软件ANSYS来研究双层材料在磨削热-结构耦合作用下的瞬时温度场和应力场。数值研究结果表明,由于WC-10Co4Cr涂层热传导系数和比热容比300M钢基体大,所以温升主要停留在涂层内;磨削温度沿工件深度方向非连续分布,涂层基体结合面的温度梯度最大;由于涂层、基体材料热膨胀系数差异较大,在结合面处产生极大的热应力;磨削温度、涂层-基体结合面热应力随涂层厚度的降低而增大。开展了磨削温度测量实验,测量了不同涂层厚度时工件表面的磨削温度,对数值仿真结果进行了验证。     

机器人砂带磨削控制参数优化设计

基于磨削材料去除模型,进行工件曲面砂带磨削的控制参数优化设计。在假设磨削接触满足赫兹接触的前提下,通过对单颗磨粒切除材料机理分析,推导出磨削过程的材料去除模型。选定了机器人砂带磨削控制参数中的设计变量,确定目标函数,建立了约束条件和数学模型,针对具体砂带磨削的控制参数进行优化,仿真结果表明优化方法的可行性。     

考虑材料去除特性的球形刀具抛光轨迹规划新方法

采用传统的轨迹规划方法时，由于未考虑抛光过程中刀具-工件接触力学特性的变化，容易产生过抛光或欠抛光现象。为此，提出一种考虑材料去除特性的轨迹规划新算法。基于赫兹理论，得到了球形抛光刀具与曲面接触区域的压强分布与速度分布，据此建立了抛光过程材料去除模型，并给出了相邻抛光轨迹的最优行距数值解法。分析了刀具姿态角对材料去除深度和轨迹规划算法结果的影响，通过优化行距与进给速度来适应相邻轨迹刀具姿态角的变化，以避免欠抛光与过抛光。仿真与试验结果表明，该算法能有效保证材料去除均匀性，达到期望的材料去除深度，抛光后的表面质量相对等参数法更佳。