新型点磨削砂轮磨削力模型及试验研究

点磨削砂轮轴线与工件轴线之间存在倾斜角α,磨削过程中磨粒的运动轨迹改变,点磨削力及理论模型也随之变化。以传统磨削力理论为基础,利用点磨削模型的转换,建立点磨削力理论模型,通过试验验证理论模型的正确性。试验结果表明:模型的计算值与试验结果的趋势一致,数值相近。点磨削力模型为实际加工提供一种辅助和验证方法。同时提出一种带有粗磨区倾角θ的新型点磨削砂轮,在点磨削力模型的基础上,做了进一步研究,建立新型砂轮的磨削力分配模型。通过点磨削试验对该模型进行试验验证,用不同θ角的砂轮在一系列磨削参数条件下磨削阶梯轴。试验表明:模型分析结果与试验结果一致,在相同磨削参数下,带有粗磨区倾角θ的新型点磨削砂轮的磨削力要小于θ=0°的传统点磨削砂轮磨削力,磨削力随着θ角的增大而减小。此外,还可以得出磨削参数倾斜角α、磨削深度ap和砂轮速度vs对点磨削力的影响规律。     

往复运动速度规划算法对曲线磨削的影响研究

往复加工常见于磨削和刨削等金属切削中,加工过程的平稳性直接影响到产品的加工质量、能源效率乃至机床的寿命。首先探究往复(冲程)运动速度规划对运动过程平稳性的影响,在分析了常见速度规划运动学性能的基础上,针对磨削冲程运动的特点,提出通过改变急动度空间分布来降低柔性冲击对加工表面质量的影响,并设计了两种基于急动度连续的速度规划算法。在此基础上,研究了速度规划算法和磨削力平稳性、加工表面粗糙度和加工能耗间的关系,提出了通过改变加速度空间分布来降低加工能耗的方法。试验结果表明,往复运动速度规划和磨削力平稳性、加工表面粗糙度以及加工能耗均相关,通过改变急动度和加速度空间分布提高了磨削力平稳性和加工表面质量,降低了加工能耗。所提出的Ⅱ型速度规划综合表现优于其他规划,与梯形速度规划相比,切削力波动、加工表面粗糙度和电机驱动能耗均有较为显著的下降。     

外圆纵向磨削力和磨削功率模型研究

磨削力和磨削功率是磨削过程中最重要的工艺参数,利用现有磨削力和磨削功率模型,通过实验,对模型中各个参数与磨削力的关系进行了单因素验证,采用MATLAB软件进行仿真,并采用角正回归算法求解出磨削力和磨削功率与磨削加工参数间的模型参数,通过正交实验进行校验,其最大相对误差为3.2％,平均相对误差为1.54％.研究对于磨削烧伤的判别、磨削工艺技术的优化和磨削过程的在线监测及智能控制的实现有着积极的作用.     

曲线环的磨削加工

圆孔双联齿轮热处理后,一般采用节圆定位夹紧磨削内孔的加工方法,这种方法可以有效地保证齿轮的加工精度。我厂在双联齿轮内孔的磨削加工中,一直采用三圆弧自定心偏心圆弧夹紧机构进行加工的．该机构的核心部件偏心圆弧件（我厂称曲线环）的结构如图1所示,其外圆和端面是定位安装的基准,为保证加工精度,我厂采用直径为2R2的内孔作为工艺基准,以保证外圆和端面的跳动不大于0．005,R为偏心圆弧大端半径,是加工过程必须严格控制是尺寸,精度要求高,要达到ITS的要求,凡为偏心圆弧半径,RI—R—C,是加工过程中间接形成的。三圆弧…     

曲线环的磨削加工

圆孔双联齿轮热处理后,一般采用节圆定位夹紧磨削内孔的加工方法,这种方法可以有效地保证齿轮的加工精度。我厂在双联齿轮内孔的磨削加工中,一直采用三段圆弧自定心偏心圆弧夹紧机构进行加工的。偏心圆弧件(我厂称曲线环)的结构如图1所示,其外     

曲线磨削冲程运动速度规划研究

砂轮冲程运动是曲线磨削时的主要激励源,其运动学规划直接影响动力学性能.为了减小加工过程中的振动,提高加工稳定性,需要对速度进行合理规划.针对曲线磨削冲程运动的特点,在分析传统速度规划的基础上,提出基于连续急动度的曲线磨削冲程运动速度规划方法,并根据往复运动的特性,进行了改进.对所提出的曲线磨削冲程运动速度规划与传统速度规划进行理论与试验对比,表明所提出的速度规划方法使振动和所需驱动力更小.     

轴向超声振动辅助磨削的磨削力建模

以单颗磨粒为对象,分析轴向超声振动下磨粒的运动特性。在此基础上,将磨削力分为切屑变形力和摩擦力两部分,分别分析了轴向超声振动对切屑变形力和摩擦力的影响。在切屑变形力方面,轴向超声振动改变了磨粒运动方向与主切削方向间的夹角;在摩擦力方面,轴向超声振动降低了磨粒与工件间的摩擦因数。基于此建立了轴向超声振动辅助磨削的磨削力模型。通过对21Ni Cr Mo5H进行了轴向超声振动辅助磨削的磨削力试验,确定了模型中的常数,并验证了所建模型的正确性。建立的磨削力模型是轴向超声振动辅助磨削的磨削力预测的一种有效方法,对轴向超声振动辅助磨削机理的认识具有较大意义。     

氧化锆陶瓷超声磨削实验及磨削力模型研究

为了研究氧化锆陶瓷超声磨削机理,分别设计了超声和非超声磨削情况三因素-三水平的正交试验,基于实验数据开展了磨削力影响因素分析和极差分析,并构建了磨削力模型。研究结论如下:超声磨削情况下,磨削力随主轴转速的提高而降低,随磨削深度、进给速度的增大而增大;沿进给方向的力和沿磨削宽度方向的磨削力主次影响顺序为主轴转速、磨削深度、进给速度,沿磨削深度的磨削力主次影响顺序为主轴转速、进给速度、磨削深度;非超声磨削情况下,磨削力随主轴转速和磨削深度的增大而降低,随进给速度的增大而增大;三个方向的磨削力的主次影响顺序都为主轴转速、进给速度、磨削深度。对比超声和非超声,发现超声磨削情况下可获得20%～30%磨削力减小,且超声对金刚石磨头的磨损程度最小。研究可为氧化锆陶瓷磨削机理研究提供重要参考。     

成形法磨削斜齿轮的磨削力模型

基于数控成形磨齿机加工斜齿轮的几何原理和机床运动学原理,推导出了砂轮任一点处的线速度。采用传统平面磨削力的数学模型,运用成形法磨齿渐开线长度近似等于平面磨削中砂轮宽度,砂轮与齿面接触的直径近似等于平面磨削中砂轮直径,砂轮沿齿轮径向的进给量近似等于平面磨削中磨削深度等关系,建立了磨削力模型,编写了磨削力仿真程序,设计了实验方案并验证了该磨削力公式的有效性。     

骨组织磨削力计算模型及实验研究

触觉交互系统是神经外科手术模拟器的重要组成部分,该系统的关键在于建立较真实的骨磨削过程的力反馈模型。针对医用球状磨具的骨磨削过程,建立了一种三维磨削力计算模型,该模型基于比磨削能U_es和材料去除速率计算了磨具表面的磨削力分布。采用牛大腿皮质骨开展骨磨削实验研究,分析了主轴倾角和进给方向对磨削力的影响。研究结果表明:模型计算结果与实验结果的磨削力大小和变化趋势的吻合度较高,采用可变U_es时磨削力计算值的平均相对误差小于23%。主轴倾角和进给方向对磨削力有较大的影响,主轴倾角可改变磨削弧区磨粒的平均线速度,且磨削力的变化与磨削弧区磨粒的平均线速度有一定的关系。     

工程陶瓷的磨削机理和磨削模型

结构和功能特性均远优于普通陶瓷的工程陶瓷的出现最早也只是在20世纪初期,其发展和应用不过百年的历史。真正从理论上对工程陶瓷的加工原理和加工模型开展深入研究仅仅是最近二、三十年间由材料学和机加工工艺学领域的学者们共同组     

曲线点磨削中的砂轮法向跟踪研究

将快速点磨削技术引入到曲线磨削过程中,提出了曲线磨削中砂轮对工件轮廓实施法向跟踪磨削的新方法。该方法是在传统的曲线磨床的基础上,增加一个可以使工件相对于砂轮偏转的数控回转轴,实现砂轮对工件轮廓的法向跟踪磨削。在分析磨削运动关系的基础上,建立了砂轮法向跟踪的数学模型,并分别给出了无干涉情况下的完全法向跟踪和有干涉情况下的近似法向跟踪的法向跟踪角的算法。仿真和磨削实验结果表明：这种利用工件偏转来实现砂轮的法向跟踪磨削方法简单有效,能够有效避开砂轮和工件的干涉,提高加工精度和实现对任意复杂曲线轮廓的磨削加工。     

切点跟踪磨削法磨削力计算模型分析

在切点跟踪磨削过程中,结合磨削切点在工件和砂轮表面的运动方程,通过对砂轮与工件之间弹性变形的分析得到其接触弧长,同时通过对单颗磨粒的受力分析得到了砂轮与工件之间的磨削力的计算模型,并通过磨削实验对磨削力计算模型的可靠性进行了验证。MATLAB计算结果表明,切点跟踪磨削中磨削力角的变化呈现出周期性,随磨削深度的变化呈现出非线性。不同磨削深度下的磨削实验验证了切点跟踪磨削法磨削力计算模型的可靠性和正确性。     

工程陶瓷磨削加工的研究及其发展

系统地阐述了工程陶瓷磨削加工的研究进展 ,重点介绍了磨削加工模型的建立、磨削力的形成及其主要影响因素 ,并指出了陶瓷磨削加工研究中尚待深入研究的主要问题 ,对工程陶瓷加工技术的研究有一定的参考价值     

工程陶瓷高速深磨磨削力模型的研究

为实现工程陶瓷优质高效的磨削加工,对高速深磨磨削机理和工程陶瓷材料损伤机理进行深入系统的研究,建立工程陶瓷高速深磨磨削力的数学模型,并对该模型进行试验验证.结果表明,模型的计算值和试验结果的趋势一致,数值也非常接近.工程陶瓷磨削力模型与磨削试验均表明工程陶瓷的磨削力与材料的去除方式、力学性能及工艺参数有关.在材料发生塑性变形去除的磨削过程中,显微硬度越高材料的磨削力越大;材料脆性断裂去除时,断裂韧度越高、显微硬度越低材料的磨削力越大.砂轮线速度升高、工件进给速度或磨削深度降低,磨削力降低.材料去除方式不同磨削参数对磨削力的影响程度不同,且磨削参数对塑性去除材料的磨削力的影响要大于其对脆性断裂去除材料的磨削力的影响.     

21NiCrMo5H齿轮钢超声磨削力建模研究

磨削力的建模研究是认识超声磨削机理的重要基础。在超声磨削单颗磨粒运动特性分析基础上,基于工件上被切削掉的磨屑体积应等于砂轮磨削去除的体积的原则,推导出超声磨削平均未变形磨屑厚度公式,得到切屑变形力模型;考虑超声振动对摩擦因数的影响,建立磨粒与工件摩擦力模型。综合切屑变形力模型、摩擦力模型,推导出超声辅助磨削下的磨削力模型,进行21NiCrMo5H齿轮钢材料渗碳淬火后超声磨削试验研究,确定磨削力模型中相关材料系数,得到超声磨削力模型。与现有文献的计算模型相比较,给出的超声磨削力模型与磨削试验测量结果具有更好的一致性,并对超声磨削机理提出了新的认识,为后续研究提供更多的参考与基础。     

圆锥滚子球基面磨削力模型及实验研究

为实现圆锥滚子球基面优质高效的磨削加工,以滚子球基面磨削原理为基础,建立圆锥滚子球基面磨削力的数学模型,提出了基于静刚度和功率来验证法向和切向磨削力的方法,系统地分析了夹持圆锥滚子的导轮盘转速差、圆锥滚子自转线速度和砂轮线速度对磨削力的影响,同时基于球基面磨削力数学模型优化磨削工艺参数。研究结果表明：所提出的磨削力模型的计算值与实验结果一致;导轮盘转速差降低、圆锥滚子自转线速度降低和砂轮线速度升高都会减小磨削力;优化后的磨削工艺参数可有效降低圆锥滚子球基面半径散差,从而再次验证了球基面磨削力模型的正确性。     

平面凸轮曲线的等线速度数控磨削方法

在极坐标式NC磨床上磨削封闭式凸轮轮廓曲线时，凸轮的半径变化率和砂轮的大直径是影响磨削质量的主要因素。为了解决砂轮干涉及磨削点处线速度变化影响磨削表面粗糙度的问题，提出了极坐标下砂轮磨削点轨迹的等步长插补方法。该方法可用于任何具有C^1连续性的正则曲线。     

瓦楞辊中高曲线的磨削畸变及修正

分析了现有瓦楞辊磨齿设备所磨中高曲线畸变的原因，介绍了一种简单的修正方法，经模拟运行效果较好。