非圆磨削加工过程中磨削能耗建模与分析

发布时间：2019-07-27 11:51

【摘要】：非圆磨削加工过程的磨削能耗研究对实现曲轴、凸轮轴等复杂轴类零件大批量生产的低碳制造具有重要意义。分析异形零件非圆磨削运动特点,建立异形零件非圆磨削加工过程中的磨削力经验模型,并结合零件的受力情况,构建非圆磨削中工件所受扭矩以及磨削能耗的计算模型。通过仿真分析发现,在扭矩计算模型的参数中切向与法向磨削力比值?对其计算结果影响较大。为此在模型参数辨识中,提出以扭矩计算值和实测值对应各点间及峰峰值间相对误差为目标函数构造关于参数?的多目标约束优化问题,通过求解该优化问题得到最优的参数?。试验证明该方法能有效提高扭矩模型在实际应用中的可信度。以RV减速器偏心轴非圆磨削过程中的磨削能耗为例,利用提出的能耗计算模型,分析了不同磨削参数和磨除率对非圆磨削过程磨削能耗的影响,指导了非圆磨削低能耗加工参数的选取,为进一步优化非圆磨削加工能效提供了基础。
【图文】：

撬俣饶ハ?中，工件的转速是恒定不变的；在恒线速度磨削中，工件转速wn则与工件的轮廓有关，会随着磨削点在轮廓上的移动而连续变化。工件在一段时间内转过的角度可以通过转速wn在这段时间上积分得到，公式表示如下02π()d60twntt(4)式中，为加工时的工件转角(头架转角)。在异形零件非圆磨削中，磨削点不再一直处在工件回转中心与砂轮中心的连线上。因此，工件转角与磨削点转角不一定时刻相等。但其关系可以根据工件轮廓和砂轮半径求得，工件转角与磨削点转角的关系如图1所示。图1工件转角与磨削点转角的关系

15]。ddddddddddddtwSSSvntt(8)式中，S为磨削点在轮廓上移动的距离。2.2任意磨削点砂轮与工件的接触弧长对于任意异形零件，其轮廓曲线均可以由如下所示的参数方程表示。()()xy(9)则非圆磨削工件轮廓上各点的曲率半径可以表示为3222''''''''xyxyyx(10)式中，为轮廓上各点的曲率半径；x、y为轮廓上各点在直角坐标系中的坐标，'x、'y分别为x、y对的一阶导数，''x、''y分别为x、y对的二阶导数。如图2所示，1M为此时的磨削点，工件轮廓与砂轮轮廓相切在点1N，2N为磨削点处的曲率圆与砂轮轮廓的切点，2M为砂轮中心与磨削点曲率圆圆心连线和砂轮轮廓的交点，则此时砂轮与工件的接触弧长为21MN。但由于异形工件轮廓上各点的曲率变化，，导致各磨削点处的接触弧长21MN计算困难。但由于磨削切深一般在几个微米到几十微米之间，相对于工件尺寸和砂轮尺寸非常小，因此，可以用各磨削点曲率圆上的弧长22MN。近似替代实际接触弧长21MN。图2异形零件磨削过程示意图因此，接触弧长的计算可以由下式表示2122slMNMNr(11)式中，sr为砂轮半径；为圆弧22MN所对应的中心角，如式(12)所示，可以在2sONO中通过余弦定理求得222arccos2sspssprrarra(12)2.3任意磨削点切向和法向力臂任意异形零件轮廓上各点的切线斜率tk和法线斜率nk可以表示为dd1ddtntykxxkky(13)则轮廓上各点的切线方程和法线方程可以表示为ttttnnnnykxykxykxykx(14)式
【作者单位】： 上海大学机电工程与自动化学院;上海大学上海市智能制造及机器人重点实验室;上海机床厂有限公司;
【基金】：国家科技重大专项资助项目(2016ZX04004003)
【分类号】：TG580.6

【相似文献】

相关期刊论文 前1条

1 张辉;于长亮;王仁彻;叶佩青;梁文勇;;机床支撑地脚结合部参数辨识方法[J];清华大学学报(自然科学版);2014年06期

本文编号：2519978