[發(fā)明專利]大切深磨削加工磨輪工件接觸弧區(qū)力載荷分布測量方法

有效

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• 申請日: 2014-05-05
• 公開（公告）號: CN103949975A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃國欽;李遠(yuǎn);黃輝;郭樺;徐西鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 華僑大學(xué)
• 主分類號: B24B49/00
• 分類號: B24B49/00
• 代理公司: 廈門市首創(chuàng)君合專利事務(wù)所有限公司 35204
• 代理人: 張松亭

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機(jī)械加工領(lǐng)域，具體是涉及一種大切深磨削加工磨輪工件接觸弧區(qū)力載荷分布測量方法。

背景技術(shù)

采用圓盤形磨輪(比如砂輪、鋸片等)磨削加工是機(jī)械加工中非常常用的一種方法，也是各種金屬、巖石、陶瓷、玻璃、晶體等材料成型加工的關(guān)鍵手段之一。從業(yè)人員把磨削加工時(shí)磨輪外圓與工件相接觸的弧段區(qū)域稱為加工弧區(qū)。磨削力是加工弧區(qū)內(nèi)磨輪與工件間的復(fù)雜相互作用力，是研究磨削過程、工件材料去除機(jī)理、磨輪磨損機(jī)制的重要參量，也是控制磨削過程和提高工件加工質(zhì)量的重要指標(biāo)。磨削力沿弧區(qū)接觸弧線上的分布是研究磨削力、磨削功率與磨削參數(shù)之間對應(yīng)關(guān)系、實(shí)現(xiàn)磨削力預(yù)測和優(yōu)化的關(guān)鍵，對控制磨削過程、提高磨削質(zhì)量意義重大。

盡管人們很早就推測磨削力載荷在接觸弧區(qū)內(nèi)的分布是不均勻的，但一直沒有直接的測量手段。因此，如何獲得磨削弧區(qū)內(nèi)力載荷分布一直以來都是國內(nèi)外研究的重點(diǎn)，A.G.Mamalis嘗試通過單個(gè)節(jié)塊鋸切石材來跟蹤節(jié)塊進(jìn)出鋸切弧區(qū)的磨削力變化特征，但仍無法獲得磨削力沿接觸弧線的分布情況。也有通過單顆磨粒切削對磨削弧區(qū)內(nèi)相關(guān)微觀作用進(jìn)行揭示，但對大切深長弧區(qū)來講存在嚴(yán)重的失真。目前最為常用的是通過系列磨削實(shí)驗(yàn)通過弧度內(nèi)整段力進(jìn)行反算，但必須基于一系列假設(shè)，因此所得結(jié)果也很難令人信服。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種大切深磨削加工磨輪工件接觸弧區(qū)力載荷分布測量方法，其克服了背景技術(shù)中所述的現(xiàn)有技術(shù)的不足。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題的所采用的技術(shù)方案是：

大切深磨削加工磨輪工件接觸弧區(qū)力載荷分布測量方法，它包括：

步驟1，根據(jù)磨削參數(shù)提取磨輪與工件的完整加工接觸弧線，該完整加工接觸弧線為既定的磨削參數(shù)下的磨輪外圓周與工件發(fā)生的幾何干涉部分；

步驟2，將一工件薄片固定在測力儀器上并在與步驟1相同的磨削參數(shù)下進(jìn)行磨削加工，其中：該完整加工接觸弧線的沿進(jìn)給方向的長度是工件薄片沿進(jìn)給方向的厚度的整數(shù)倍，該測力儀器在該薄片工件的磨削加工過程中實(shí)時(shí)記錄工件薄片與磨輪的接觸面上的磨削力及對應(yīng)的時(shí)刻；

步驟3，計(jì)算該工件薄片所受的磨削力載荷以及該工件薄片所在的弧區(qū)位置角，得到系列不同弧區(qū)位置角及對應(yīng)的磨削力載荷即為加工接觸弧線上的磨削力載荷分布，其中：該工件薄片所在的弧區(qū)位置角為該薄片中性面和磨輪外圓的交點(diǎn)與磨輪最低點(diǎn)所夾的磨輪弧線所對應(yīng)的圓心角，所述的中性面為該工件薄片上垂直于進(jìn)給方向的中心面。

一實(shí)施例之中：還包括步驟4，以弧區(qū)位置角為自變量，磨削力載荷為因變量進(jìn)行函數(shù)擬合，得到磨削力載荷與弧區(qū)位置角的擬合函數(shù)即為該完整加工接觸弧線上的磨削力載荷分布函數(shù)。

一實(shí)施例之中：該工件薄片的厚度為完整加工接觸弧線的沿進(jìn)給方向的長度經(jīng)等厚分割。

一實(shí)施例之中：該磨削力載荷等于該工件薄片所受到的磨削力除以該工件薄片與該磨輪外圓面的接觸面面積。

一實(shí)施例之中：該函數(shù)擬合是指采用線性函數(shù)、指數(shù)函數(shù)、對數(shù)函數(shù)、多項(xiàng)式函數(shù)中的一種函數(shù)或兩種及以上的組合函數(shù)進(jìn)行擬合。

本技術(shù)方案與背景技術(shù)相比，它具有如下優(yōu)點(diǎn)：

將一工件薄片在與加工接觸弧線所對應(yīng)的相同的磨削參數(shù)下進(jìn)行磨削加工，并將該工件薄片固定在測力儀器上，通過測力儀器實(shí)時(shí)地記錄下該工件薄片在整個(gè)加工接觸弧線軌跡上所受的磨削力及對應(yīng)的磨削時(shí)刻，進(jìn)而通過計(jì)算得到系列不同弧區(qū)角及對應(yīng)磨削力載荷即為加工接觸弧線上磨削力載荷分布，進(jìn)一步可以通過以弧區(qū)位置角為自變量，磨削力載荷為因變量進(jìn)行函數(shù)擬合得到該磨削參數(shù)對應(yīng)下的加工接觸弧線上的磨削力載荷分布函數(shù)。該方法將實(shí)際磨削加工過程中處于靜態(tài)的一條完整的加工接觸弧線，用該工件薄片沿進(jìn)給方向在相同的磨削參數(shù)下進(jìn)行磨削勾勒出的一條磨削軌跡來體現(xiàn)，即將該整條完整的加工接觸弧線對應(yīng)的磨削力通過該工件薄片進(jìn)行微割細(xì)化，該方法簡單有效、直觀、準(zhǔn)確。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

圖1繪示了具有完整加工接觸弧線的工件磨削加工示意圖。

圖2繪示了本實(shí)施例中該工件薄片在相同的磨削參數(shù)下進(jìn)行磨削加工的示意圖。

圖3(a)繪示了本實(shí)施例中測力儀在整個(gè)加工弧區(qū)內(nèi)得到的工件薄片與磨輪之間的作用力隨時(shí)間的變化曲線圖。

圖3(b)繪示了本實(shí)施例中得到的工件薄片與磨輪的接觸面的磨削力載荷和對應(yīng)的弧區(qū)位置角經(jīng)線性擬合后的曲線圖。

具體實(shí)施方式

請查閱圖1和圖2，大切深磨削加工磨輪工件接觸弧區(qū)力載荷分布測量方法，它包括：