磨粒簇叶序排布砂轮外圆磨削凹坑结构化减阻表面的仿真

机械零件表面结构化能够起到减阻耐磨的作用,磨削加工能够有效地加工出规则的结构化表面,基于此,依据生物学叶序排布原理设计了磨粒簇叶序排布砂轮并建立了数学模型。为探讨磨粒簇叶序排布砂轮磨削外圆结构化表面的形成机理,建立了磨粒的运动方程并讨论了实现结构化表面的磨削条件,利用MATLAB仿真了不同转速比γ和叶序参数h,以及磨削深度ap下工件结构化表面的形貌特征;仿真结果表明,转速比γ越大、叶序参数h越小工件周向凹坑数目就越多;磨削深度ap越大,凹坑的周向尺寸越大。

磨粒簇有序化砂轮磨削凹坑摩擦减阻表面的策略

结构化表面在减小机械零件摩擦或表面拖曳阻力方面起到重要的作用。为获得一种结构化摩擦减阻表面的高效磨削法,基于砂轮的磨粒有序化排布设计理论,提出一种嵌齿式磨粒簇有序化排布砂轮磨削凹坑摩擦减阻表面的策略。开展磨粒簇有序化砂轮的设计理论研究,分析砂轮磨粒簇排布参数和工件凹坑表面排布参数的关系。探讨实现凹坑排布的磨削参数条件,以及凹坑与磨粒簇几何形状之间的联系。通过磨削试验验证了结构化凹坑表面的磨削形态及磨削创成机制。结果表明:利用嵌齿磨粒簇有序化砂轮能够实现叶序排布、错位排布和阵列排布结构化凹坑摩擦减阻表面的磨削;被磨削结构化凹坑表面的排布形态和凹坑形状取决于砂轮排布设计参数、磨粒簇几何形状参数、磨削参数的选择。

磨粒簇砂轮磨削结构化表面试验研究

结构化表面对提高零件减阻性能有重要意义。为了解决结构化表面难加工、效率低的问题,对结构化表面的创成方法展开试验研究。在砂轮的圆周方向采用错位、阵列、叶序排布的磨粒簇,采用磨削复映获得工件结构化表面,利用试验分析不同排布下获得的凹坑结构化表面的创成规律及影响因素。试验结果表明:砂轮与工件的转速比、切削深度及叶序参数可以影响结构化表面的形状及疏密程度,转速比与工件表面周向凹坑数目成正比,磨削深度与凹坑的周向尺寸成正比,磨削深度、叶序参数与工件表面凹坑的粗糙度成反比。

磨粒簇叶序砂轮磨削结构化表面形貌仿真

为探讨磨粒簇叶序砂轮磨削平面结构化表面的形成机制,从磨削几何学出发,设计磨粒簇叶序排布砂轮并建立数学模型,推导出磨粒的运动方程,并研究实现结构化表面的磨削条件;利用Matlab对磨削过程进行仿真,分析不同参数下工件结构化表面的形貌特征。结果表明,通过改变磨削参数和砂轮磨粒簇形状可以获得凹坑、凸包和沟槽三种典型的结构化表面,其中叶序系数、磨削深度及工件进给速度与砂轮转速比是主要的影响因子。

结构化砂轮拓扑磨削鱼鳞表面原理及仿真分析

为了磨削出鱼鳞表面的几何形貌,基于对鱼鳞表面形貌的特征分析,建立了鱼鳞表面数学模型。依据建立的鱼鳞表面数学模型,结合磨削运动原理以及点集拓扑学理论的分析,设计出了一种用于磨削鱼鳞表面的结构化拓扑砂轮。依据磨粒平面运动轨迹方程,讨论实现鱼鳞表面磨削的条件,并通过MATLAB对设计的砂轮进行磨削运动学仿真,获得了鱼鳞表面结构。仿真结果表明:使用设计的结构化砂轮磨削工件表面可以获得鱼鳞表面,当保持砂轮转速不变时,改变砂轮进给速度、磨削深度对鱼鳞表面磨削结果均能产生不同的影响。

轴向排布鱼鳞结构化表面的外圆拓扑磨削

由于鱼鳞随行波结构化表面具有较好的降低流体阻力的效应,为了在外圆工件上磨削出沿轴向排布的鱼鳞随行波结构化表面,首先基于对随行波结构和鳞片表面的特征分析建立了外圆工件的沿轴向排布的鱼鳞随行波结构化表面模型;然后基于外圆磨削运动原理以及拓扑学理论,设计了一种用于磨削出沿轴向排布的鱼鳞随行波结构化表面的拓扑结构化砂轮,并且给出了实现这一磨削过程的运动学条件;最后,利用MATLAB软件对所设计的结构化砂轮的磨削过程进行了仿真,获得具有随行波特征的外圆轴向排布鱼鳞表面,并且通过磨削试验验证了该磨削方法的可行性。研究结果表明,使用设计的鱼鳞结构化拓扑砂轮可以在外圆工件表面磨削出具有随行波特征的鱼鳞结构化表面,不同的转速比以及磨削深度将改变被磨削鱼鳞表面的形状参数但拓扑属性保持不变。

外圆结构化阵列凹坑表面的拓扑磨削研究

由于结构化凹坑表面具有减阻效果,因此为在外圆表面磨削出凹坑结构化表面,依据磨削运动学原理与拓扑学理论提出了外圆凹坑表面的拓扑磨削方法。为了实现这一方法,首先提取凹坑表面特征参数与特征向量,建立了砂轮与工件的拓扑空间,给出拓扑映射关系并设计阵列结构砂轮;然后根据砂轮与工件的相对运动关系建立磨粒簇单个磨粒磨削轨迹方程,依据轨迹方程对凹坑表面成型过程使用MATLAB进行仿真,获得砂轮与工件的相对转速和磨削深度对结构化表面的影响规律;最后进行磨削实验。结果表明,使用拓扑磨削方法,能够实现外圆阵列结构化凹坑表面的拓扑磨削,磨削出的表面为原表面的拓扑表面,拓扑属性不变但特征参数随磨削用量改变而改变。