【摘要】：非圓磨削加工過程的磨削能耗研究對(duì)實(shí)現(xiàn)曲軸、凸輪軸等復(fù)雜軸類零件大批量生產(chǎn)的低碳制造具有重要意義。分析異形零件非圓磨削運(yùn)動(dòng)特點(diǎn),建立異形零件非圓磨削加工過程中的磨削力經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?并結(jié)合零件的受力情況,構(gòu)建非圓磨削中工件所受扭矩以及磨削能耗的計(jì)算模型。通過仿真分析發(fā)現(xiàn),在扭矩計(jì)算模型的參數(shù)中切向與法向磨削力比值?對(duì)其計(jì)算結(jié)果影響較大。為此在模型參數(shù)辨識(shí)中,提出以扭矩計(jì)算值和實(shí)測值對(duì)應(yīng)各點(diǎn)間及峰峰值間相對(duì)誤差為目標(biāo)函數(shù)構(gòu)造關(guān)于參數(shù)?的多目標(biāo)約束優(yōu)化問題,通過求解該優(yōu)化問題得到最優(yōu)的參數(shù)?。試驗(yàn)證明該方法能有效提高扭矩模型在實(shí)際應(yīng)用中的可信度。以RV減速器偏心軸非圓磨削過程中的磨削能耗為例,利用提出的能耗計(jì)算模型,分析了不同磨削參數(shù)和磨除率對(duì)非圓磨削過程磨削能耗的影響,指導(dǎo)了非圓磨削低能耗加工參數(shù)的選取,為進(jìn)一步優(yōu)化非圓磨削加工能效提供了基礎(chǔ)。
【圖文】：

撬俁饒ハ?中，工件的轉(zhuǎn)速是恒定不變的；在恒線速度磨削中，工件轉(zhuǎn)速wn則與工件的輪廓有關(guān)，會(huì)隨著磨削點(diǎn)在輪廓上的移動(dòng)而連續(xù)變化。工件在一段時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過的角度可以通過轉(zhuǎn)速wn在這段時(shí)間上積分得到，公式表示如下02π()d60twntt(4)式中，為加工時(shí)的工件轉(zhuǎn)角(頭架轉(zhuǎn)角)。在異形零件非圓磨削中，磨削點(diǎn)不再一直處在工件回轉(zhuǎn)中心與砂輪中心的連線上。因此，工件轉(zhuǎn)角與磨削點(diǎn)轉(zhuǎn)角不一定時(shí)刻相等。但其關(guān)系可以根據(jù)工件輪廓和砂輪半徑求得，工件轉(zhuǎn)角與磨削點(diǎn)轉(zhuǎn)角的關(guān)系如圖1所示。圖1工件轉(zhuǎn)角與磨削點(diǎn)轉(zhuǎn)角的關(guān)系

15]。ddddddddddddtwSSSvntt(8)式中，S為磨削點(diǎn)在輪廓上移動(dòng)的距離。2.2任意磨削點(diǎn)砂輪與工件的接觸弧長對(duì)于任意異形零件，其輪廓曲線均可以由如下所示的參數(shù)方程表示。()()xy(9)則非圓磨削工件輪廓上各點(diǎn)的曲率半徑可以表示為3222''''''''xyxyyx(10)式中，為輪廓上各點(diǎn)的曲率半徑；x、y為輪廓上各點(diǎn)在直角坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，'x、'y分別為x、y對(duì)的一階導(dǎo)數(shù)，''x、''y分別為x、y對(duì)的二階導(dǎo)數(shù)。如圖2所示，1M為此時(shí)的磨削點(diǎn)，工件輪廓與砂輪輪廓相切在點(diǎn)1N，2N為磨削點(diǎn)處的曲率圓與砂輪輪廓的切點(diǎn)，2M為砂輪中心與磨削點(diǎn)曲率圓圓心連線和砂輪輪廓的交點(diǎn)，則此時(shí)砂輪與工件的接觸弧長為21MN。但由于異形工件輪廓上各點(diǎn)的曲率變化，，導(dǎo)致各磨削點(diǎn)處的接觸弧長21MN計(jì)算困難。但由于磨削切深一般在幾個(gè)微米到幾十微米之間，相對(duì)于工件尺寸和砂輪尺寸非常小，因此，可以用各磨削點(diǎn)曲率圓上的弧長22MN。近似替代實(shí)際接觸弧長21MN。圖2異形零件磨削過程示意圖因此，接觸弧長的計(jì)算可以由下式表示2122slMNMNr(11)式中，sr為砂輪半徑；為圓弧22MN所對(duì)應(yīng)的中心角，如式(12)所示，可以在2sONO中通過余弦定理求得222arccos2sspssprrarra(12)2.3任意磨削點(diǎn)切向和法向力臂任意異形零件輪廓上各點(diǎn)的切線斜率tk和法線斜率nk可以表示為dd1ddtntykxxkky(13)則輪廓上各點(diǎn)的切線方程和法線方程可以表示為ttttnnnnykxykxykxykx(14)式
【作者單位】： 上海大學(xué)機(jī)電工程與自動(dòng)化學(xué)院;上海大學(xué)上海市智能制造及機(jī)器人重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;上海機(jī)床廠有限公司;
【基金】：國家科技重大專項(xiàng)資助項(xiàng)目(2016ZX04004003)
【分類號(hào)】：TG580.6

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1 張輝;于長亮;王仁徹;葉佩青;梁文勇;;機(jī)床支撐地腳結(jié)合部參數(shù)辨識(shí)方法[J];清華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2014年06期

本文編號(hào)：2519978