特种回转面铣刀螺旋槽的数控磨削模型及仿真

为了建立适用于各种特种回转面铣刀螺旋槽的磨削模型，基于该种刀具螺旋槽的几何模型，将求解砂轮的运动轨迹与具体的加工工况分开，在刀位轨迹生成后通过后置处理，生成适合于不同数控系统及不同数控机床的加工代码． 采用这种方法，不仅大大简化了刀位轨迹的计算和生成，保证了所生成的刀位轨迹的通用性，而且在实现中确保了砂轮与刀具不发生干涉． 文中还用实例加工仿真结果验证了模型的可靠性．

工程陶瓷磨屑形成机理及磨削模型

从单颗金刚石磨料磨削工程陶瓷材料的试验入手,用扫描电镜观察陶瓷磨痕形貌,对陶瓷磨屑形成过程的表面裂纹、塑性变形及重结晶机制进行分析。提出工程陶瓷的磨削模型可划分为3个变形区:脆性崩碎区,非弹性变形区和残留破坏区。磨削过程为3个阶段:弹性变形及有限非弹性变形阶段、裂纹生长及扩展阶段和切屑形成阶段。

RV减速器摆线轮齿面展成磨削模型构建及影响因素分析

摆线轮齿面加工精度是影响RV减速器运动性能的关键因素,而根据齿面误差检测数据进行机床磨削参数的反调修正更是摆线轮制造过程的重要环节。通过摆线轮展成磨削原理分析,明确了砂轮与摆线轮之间的复杂运动关系,建立了摆线轮齿面展成磨削运动关系模型,并借助于齿轮啮合理论和空间坐标转换原理,推导了以机床磨削参数为变量的摆线轮理论齿面及法矢的数学表达,为检测后齿廓误差的反调修正提供理论依据。根据构建的摆线展成磨削模型,讨论了主要磨削参数对齿面误差的影响规律。最后,与采用摆线生成原理得到的摆线轮齿廓进行了对比验证,证明了该齿廓方程表达及其建立方法的正确性。它不仅可以为摆线轮加工误差检测提供必需的理论数据,而且对摆线轮机床磨削参数的反调修正以及摆线轮齿面精度改善具有重要的理论意义。

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。

外圆磨削18CrNiMo7-6力模型及表面完整性研究

为了准确和有效地控制磨削参数对磨削力及表面完整性的影响,通过解析法,以磨粒与材料间的塑性变形、压痕理论以及剪切应变效应为理论依据,建立了三阶段的磨削力理论模型。选定棕刚玉砂轮进行磨削试验,探究了磨削参数对磨削力的影响以及磨削参数和磨削力对表面完整性的影响,通过外圆横向磨削正交试验获得了外圆磨削最优工艺参数。结果表明,外圆磨削力模型法向磨削力和切向磨削力的预测平均误差分别为5.56%和7.08%;砂轮径向进给速度f_(r)对磨削力的影响最大,磨削宽度b次之,工件转速n_(w)和砂轮粒度的影响较小;f_(r)和b对残余应力的影响较大,砂轮粒度对表面粗糙度的影响最大;随着磨削力的增大,表面粗糙度值一直增大,残余应力先减小后增大,沿深度方向残余应力最大值先增大后减小,在试验所取参数条件下,影响残余应力的深度分布范围基本在20~40μm;最优工艺参数组合如下:f_(r)=0.15 mm/min,n_(w)=120 r/min,b=10 mm,砂轮粒度80。

基于遗传算法的磨削力模型系数优化及验证

在磨削力模型求解问题中,目前大多使用分段计算法或列方程组直接计算各个待求系数,不仅计算量大且其精度也无法保证。另外,传统的回归模型容易陷入局部最优,难以描述非线性关系。为此,将遗传算法引入到非线性优化函数参数优化中,基于外圆横向磨削力模型、平面磨削力模型、外圆纵向磨削力模型等现有的模型数据,开展磨削力理论模型的系数优化方法研究。相关性分析结果表明:通过计算得到的3种模型磨削力的预测精度提高了14.69%~42.54%,且3种模型所预测的法向磨削力的平均误差分别为5.9%、9.13%、3.23%,切向力平均误差分别为6.78%、8.36%、3.69%。经对比知,优化后的模型拟合度较好,模型预测精度显著提高。遗传算法优化后的非线性优化函数GA-LSQ算法更适合磨削力模型的求解,可对磨削力的预测及实际加工生产中的参数优化提供参考。

磨削过程模型的建立及其计算机仿真

建立了依赖于时间变化的描述磨削过程的各个数学模型 ,提供了一种计算机仿真程序。通过计算机模拟 ,可以预测和估计磨削行为和磨削质量 ,并为磨削过程优化、智能控制、虚拟磨削创造了必要的前提条件。

55钢CBN砂轮平面磨削的磨削力模型研究

本文建立了基于未变形磨屑厚度的磨削力计算模型。根据55号钢的CBN砂轮平面磨削实验,首先采用随机方向搜索法对切向力模型进行优化拟合,再根据拟合的参数对法向力模型进行优化,得出了CBN砂轮与工件之间的摩擦系数和磨粒顶锥角。分析了摩擦力在磨削力中所占比重的影响因素,结果表明:当切深不变时,随着vs/vw比值的增加,磨削力以及摩擦力在磨削力中所占的比重均下降,但当磨粒间距增加时,磨削力减小,而摩擦力在磨削力中所占比重增加。

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。

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。

盘形圆弧砂轮曲面磨削几何模型

砂轮外形、加工轨迹、运动轴组合方式、工件摆放方式等的差异都会引起曲面磨削加工模型的变化,加工几何模型是实施曲面磨削首要解决的问题。建立盘形圆弧砂轮的几何模型,通过磨削点法向量匹配,建立工件点和砂轮点的一一映射关系,经过坐标变换可以得到相应的刀具运动轨迹,用于磨削加工。形成统一的盘形砂轮曲面磨削几何模型,并给出刀具运动轨迹的计算流程。该磨削模型适用范围广,有效解决了多种曲面磨削过程的刀具轨迹生成问题,实现了高精度的曲面磨削加工。

TiBw网状增强钛基复合材料旋转超声磨削的磨削力模型

针对TiBw网状增强钛基复合材料加工时表面质量差、加工过程不平稳等问题,开展其旋转超声磨削的法向磨削力研究。分析旋转超声磨削中的磨粒运动规律,建立旋转超声磨削TiBw网状增强钛基复合材料的法向磨削力模型,并通过单因素磨削试验对模型进行验证。结果表明:在一定的主轴转速、进给速度、磨削深度及固定磨削宽度条件下,法向磨削力随主轴转速的增加而减小,随进给速度、磨削深度的增加而增大,且其磨削试验值与模型计算值的相对误差绝对值均在6%以内。模型很好地预测了TiBw网状增强钛基复合材料磨削时的法向磨削力,验证了预测模型的有效性。

基于轴承毛坯表面分析的磨削材料去除率模型与应用实验

目的 在轴承套圈磨削加工中,传统基于动力学模型建立的磨削材料去除率模型仅考虑了磨削工件-砂轮-机床三者的弹性变形,未考虑毛坯零件表面不规则变形对模型的影响,导致传统理论模型在实际磨削应用中的效果不佳。针对此问题,基于轴承套圈毛坯表面形状分析建立了新的磨削材料去除率模型,并进行了应用实验。方法 基于轴承套圈毛坯零件表面形状的工艺研究,针对粗磨阶段毛坯零件表面不规则形状和弹性变形对磨削加工及产品质量的影响,建立不同偏心圆数量的轴承套圈结构分析方法,并提出一种以分段函数形式的磨削材料去除率模型,该模型充分考虑了轴承套圈毛坯零件表面不规则变形和偏心圆形状对磨削材料去除的影响,可有效反映轴承套圈实际材料磨削去除过程。最后,通过大量实验对所建的分段函数形式的磨削材料去除率模型进行应用实验研究。结果 与传统磨削材料去除率模型GPSM相比,所建的以分段函数形式的磨削材料去除率模型MMRG的准确率提高了96%以上,该模型可有效在线量化分析毛坯表面不规则大小及偏心圆结构。结论 该模型对指导毛坯零件制造,保证磨削加工质量和磨削加工效率有着重要的理论指导意义。

平面磨削的磨削力数学模型研究

为了获得磨削淬硬的切向磨削力进而确定磨削温度场的热源强度,通过对单个磨粒切削状态分析简化,在因次解析法的基础上建立平面磨削力的数学模型,利用试验验证了其有效性,进一步分析了磨削用量对磨削力的影响规律。研究结果表明:切向磨削力和法向磨削力误差均<6.81%,验证了所建平面磨削力数学模型的有效性。

外圆柱超声珩磨单颗磨粒磨削力模型的建立

外圆柱功率超声珩磨是一种精密、有效的外圆柱加工技术,对外圆柱功率超声珩磨磨削力的研究是深入研究其材料去除机理的关键。在对外圆柱功率超声珩磨切削机理及运动学分析的基础上,通过假设油石磨粒分布及切刃高度符合正态分布,推导出了油石条上总的动态有效磨粒数,在此基础上建立了外圆柱功率超声珩磨单颗磨粒的磨削力模型,最后对不同参数下磨削力的影响趋势进行了定性分析,为进一步研究外圆柱功率超声珩磨技术提供了理论基础。

硬质合金可转位刀片周边刃磨磨削力模型研究

为了分析硬质合金磨削过程中的磨削力,提高可转位刀片周边刃磨质量,文章提出一种结合简化砂轮表面形貌的磨削力计算模型。该建模方法结合实际工艺参数,计算各磨粒轨迹互相干涉下的实际切深,基于硬质合金微观磨削力模型,计算刀片磨削时所受磨削力大小。与现有的端面磨建模方法不同在于不需要实验辩识有效磨粒数便可对周边刃磨磨削力进行预测,预测步骤更加简单方便。通过实验对文中提出的建模方法进行验证,磨削力预测误差在10%以内,模型精确有效。

凸轮磨削的非圆磨削力模型研究

凸轮轴是一种典型的非圆轮廓类零件,其磨削质量的好坏直接影响发动机的使用性能。通过对凸轮磨削动态弧长的简化以及轮廓曲率半径的计算,推导出一种适合凸轮轴磨削的磨削力计算模型,利用此磨削力模型并使用MATLAB工具实现了对凸轮加工磨削力的仿真,为后续研究以及其他非圆轮廓磨削提供基础。

SiCp/Al复合材料端磨磨削力模型构建与试验研究

针对SiCp/Al逐层磨削两相三维重构需要精密高效端磨的问题,基于单颗磨粒磨削SiCp/Al的磨削力,在考虑切屑变形力、摩擦力、SiC颗粒断裂破碎力的基础上,建立SiCp/Al的端磨磨削力解析模型,结合试验研究切削速度、工件进给速度和轴向磨削深度等参数对加工表面粗糙度的影响规律,并探讨SiCp/Al金相表面快速磨削的加工工艺。结果表明:构建的端磨磨削力解析模型与试验的法向磨削力Fn的总体平均误差为12.98%,切向磨削力Ft的总体平均误差为3.49%;表面粗糙度随切削速度增大而减小,随进给速度和轴向磨削深度的增大而增大;用磨料颗粒基本尺寸为13.0μm的磨具,经过6次磨抛获得良好金相表面,所需磨削加工时间为600 s,可实现SiCp/Al金相表面的快速磨削。

二维超声振动辅助磨削的磨削力建模

在研究二维超声振动下单颗磨粒的运动特性基础上,根据体积不变原理确定了平均切屑厚度.基于磨粒的几何形状以及材料的弹性回复率,推导出切屑变形力模型;根据摩擦力来源于磨粒与工件弹性接触和切屑流出,构建摩擦力模型;考虑到高频振动所产生的冲击作用对总磨削力的影响,建立冲击力模型.综合切屑变形力、摩擦力和冲击力模型,得出二维超声磨削的磨削力模型.通过氧化铝陶瓷二维超声磨削实验研究,确定了模型中的常数,并验证了磨削力模型的合理性.结果表明,法向力、切向力的实验值与理论值之间的平均误差分别为11.09%和8.07%,误差最大值不超出20%,所建模型具有预测作用.

杯形砂轮修整碟形金刚石砂轮磨削力研究

本文通过对杯形砂轮修整碟形金刚石砂轮的试验 ,对以研磨为主要因素的修整磨削力进行了研究 ,从磨削模型、砂轮参数、工艺参数等方面研究了修整时的磨削力规律 ,并用角正回归法推导了磨削力试验公式。实验结果表明 :砂轮变速磨削 ,径向磨削力降低 ,切深量对磨削力的影响最大 ,而低速磨削时磨削力最大。磨削力信号是一种平稳的周期振动信号。角正回归法是一种高精度的回归法。