无理数转速比下的平面研磨轨迹均匀性研究

平面研磨过程中磨粒与工件的相对运动轨迹分布对工件表面质量有重要影响。针对有理数转速比下的研磨加工过程中磨粒轨迹重复的问题,对磨粒相对工件的运动轨迹进行了研究,分析了典型的定偏心式主驱动方式平面研磨过程中磨粒轨迹对抛光均匀性的影响,提出了一种无理数转速比的平面研磨加工方法,利用Matlab工具对无理数转速比平面研磨加工进行了运动学仿真,理论分析了基于螺旋线磨粒排布的研磨盘在无理数转速比下的磨粒轨迹均匀性。仿真结果表明,无理数转速比下的磨粒轨迹线是开放的,其在均匀性方面优于有理数;对于不同无理数转速比,研磨轨迹均匀性随着转速比的增大而提高,但随着研磨时间的增加其均匀性趋于相同。该研究为无理数转速比平面研磨抛光设备的研制提供理论依据。

基于无理数转速比的导磁轴套磁粒研磨试验

目的解决大型导磁类零件内表面的精密研磨加工困难、加工效率低等问题。方法采用旋转磁极方法对内表面进行磁粒研磨。工件由车床主轴驱动旋转,将磁极伸入工件内部,并在电机驱动旋转的同时,随着车床刀架往复进给,驱使磁极与工件内表面之间填充的磁性磨粒摩擦工件表面,完成对工件内表面的光整加工。利用ADAMS软件对有理数和无理数转速比下的研磨轨迹进行模拟,讨论不同转速比对研磨轨迹和工件表面质量的影响;采用响应面法将影响研磨的主要工艺参数(工件转速、磁极转速、磁性磨粒粒径)进行优化设计;通过研磨试验分析表面形貌和表面粗糙度数据,验证优化后工艺参数的可靠性。结果采用响应面法分析可知,当工件转速为98 r/min、磁极转速为2435 r/min、磁性磨粒粒径为190μm、磁粒研磨加工时间为40 min时,工件的表面粗糙度从原始Ra 3.32μm降至Ra 0.198μm,表面粗糙度改善率(ΔRa)为94.04%。工件表面划痕、加工纹理等表面缺陷得到了有效去除,加工后工件表面更加光亮、均匀,大幅提高了工件的使用寿命。结论当磁极与工件的转速比为无理数时,其研磨效果最好,研磨轨迹的干涉效果更好,单位面积内的交错次数更多,交织出的网状结构网格更均匀、致密,未加工区域面积更小。采用响应面法能够对试验结果进行优化参数数学建模设计,拟合出的最佳工艺参数组合可提高大型导磁材料轴套类零件的加工效率和表面质量。

研磨驱动方式和转速比对磨粒运动轨迹的影响研究

针对常规平面研磨过程中磨粒运动轨迹重复性较高、研磨抛光均匀性不足的问题,引入了无理转速比概念,以进一步提升研磨加工均匀性。建立了定偏心主驱动式和直线摆动驱动式下的轨迹数学模型,通过Matlab进行了运动学仿真,对两种驱动方式和不同转速比下的单颗与多颗磨粒运动轨迹进行了对比研究,最后用离散系数对两种驱动方式在不同转速比下的研磨轨迹均匀性进行了分析。研究结果表明:当转速比为有理数时,研磨轨迹重复,转速比大小与驱动方式对轨迹均匀性影响较大;而当转速比为无理数时,研磨轨迹开放不闭合,其轨迹均匀性优于有理数的,且转速比大小与驱动方式对轨迹均匀性影响较小;该研究为选择合理的驱动方式与转速比提供了理论依据,有利于工件被加工表面质量的提高。