预应力条件下系统颤振对磨削工件表面形貌的影响研究

目的基于应力刚化效应,通过施加预应力来调节颤振强度,进而研究预应力条件下系统颤振对磨削工件表面形貌的影响规律。方法选用45钢作为研究对象,首先建立两自由度磨削系统动力学模型,采用时域与频域相结合的方式来获得磨削系统的动力学特性。然后运用Johnson变换获得砂轮表面磨粒的非高斯分布,基于磨粒的运动轨迹和磨削系统的动态特性,建立多因素耦合型工件表面形貌的数学模型,进而获得考虑颤振因素的工件表面几何形貌。结果预应力条件下,磨削工件表面轮廓高度在1.1～1.7μm范围内波动,工件表面的平均轮廓高度沿着砂轮的进给方向呈增大趋势。考虑颤振因素的轮廓高度计算结果更接近测得的工件表面平均轮廓高度,随着砂轮转速的增大和进给速度的减小,工件表面的平均轮廓度降低。结论通过对比实验与仿真条件下工件表面轮廓的高度值,发现预应力条件下系统颤振导致工件表面轮廓高度分布呈现一定的不均匀性,工件表面平均轮廓高度沿着砂轮进给方向逐渐增加。同时,颤振很大程度上降低了加工工件表面微观几何精度。在实际生产中,可采用提高砂轮转速与降低砂轮进给速度的方式来减小颤振对预应力磨削工件微观表面轮廓高度的影响。