[發(fā)明專利]基于能量守恒的閥芯棱邊磨削毛刺形態(tài)預(yù)測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011058566.1
• 申請(qǐng)日: 2020-09-30
• 公開（公告）號(hào): CN112139863B
• 公開（公告）日: 2022-02-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳明;安慶龍;蔡曉江;明偉偉;陶正瑞;周如好
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué);上海航天控制技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): B24B1/00
• 分類號(hào): B24B1/00;B24B9/02
• 代理公司: 上海交達(dá)專利事務(wù)所 31201
• 代理人: 王毓理;王錫麟

一種基于能量守恒的閥芯棱邊磨削毛刺形態(tài)預(yù)測(cè)方法，根據(jù)磨削過(guò)程中材料的摩擦?耕犁?切削去除機(jī)制、第四變形區(qū)理論以及切屑彎曲模型，基于能量守恒定律，建立閥芯工作邊磨削微小毛刺形態(tài)預(yù)測(cè)模型，根據(jù)磨削深度、進(jìn)給速度、砂輪速度對(duì)毛刺形態(tài)的作用關(guān)系，實(shí)現(xiàn)磨削工藝的優(yōu)化。本發(fā)明建立基于能量守恒的棱邊磨削微小毛刺形態(tài)預(yù)測(cè)模型，為毛刺形成主動(dòng)控制和精準(zhǔn)去除提供依據(jù)，能夠顯著減少或抑制毛刺的形成。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種機(jī)械加工領(lǐng)域的技術(shù)，具體是一種基于能量守恒的閥芯棱邊磨削毛刺形態(tài)預(yù)測(cè)方法。

背景技術(shù)

伺服閥閥芯的棱邊是閥芯各臺(tái)階端面與外圓面相交棱邊。對(duì)于這些棱邊的要求是不能倒鈍，保持尖邊銳緣以及不得留有毛刺。閥芯棱邊的幾何形狀以及軸向尺寸精度決定伺服閥的性能，是保證伺服閥在進(jìn)油與出油的過(guò)程中能夠處于正確位置的關(guān)鍵因素。閥芯、閥套搭接量作為伺服閥的關(guān)鍵特性，其配合尺寸即搭接量的控制對(duì)伺服閥的性能和與伺服機(jī)構(gòu)的匹配都有著直接的關(guān)系。搭接量過(guò)小，可能會(huì)加大伺服閥的靜耗量并加大伺服閥的自激可能性；搭接量過(guò)大，就會(huì)影響伺服閥零位附近的性能。閥芯作為偶件的重要組成部分，其工作邊的加工質(zhì)量將直接影響搭接量的大小和伺服閥工作性能。當(dāng)工作邊存在毛刺，會(huì)直接影響伺服閥控制對(duì)偶件配合運(yùn)動(dòng)的靈活性、疊合量重要性能。

目前伺服閥閥芯最后一道端面磨削工序主要在精密外圓磨床上進(jìn)行加工，首先手動(dòng)修整砂輪，然后將閥芯固定在外圓磨床的前后頂尖上，砂輪靠在工作邊上通過(guò)導(dǎo)軌水平移動(dòng)，靠磨工作邊，控制水平進(jìn)給量保證搭接量尺寸，使得尺寸到達(dá)要求。目前工作邊加工中產(chǎn)生的微小毛刺(包括材料加工中產(chǎn)生的塑性變形微小翻邊)去除方法為：將閥芯移至去毛刺裝置上，用磨平的硬質(zhì)合金條，同時(shí)用包著金相砂紙的刮胡刀片，分別沿外圓、端面反復(fù)擠壓，手工去毛刺很可能會(huì)導(dǎo)致工作邊產(chǎn)生缺陷；另外，由于端面靠磨過(guò)程無(wú)法準(zhǔn)確進(jìn)行余量控制和測(cè)量，導(dǎo)致該離位配磨過(guò)程需要多次進(jìn)行，無(wú)法很好地保證加工精度，并且極易破壞工作邊完整性，工作效率低、廢品率極高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)由于磨削過(guò)程的復(fù)雜性，磨削毛刺尺寸過(guò)于微小，磨削過(guò)程中通過(guò)檢測(cè)得到的參數(shù)可靠性較差；以及伺服閥閥芯棱邊磨削微小毛刺形態(tài)檢測(cè)手續(xù)繁瑣等問(wèn)題，提出一種基于能量守恒的閥芯棱邊磨削毛刺形態(tài)預(yù)測(cè)方法，基于對(duì)毛刺的形成機(jī)理的深入分析，通過(guò)建立數(shù)學(xué)模型，優(yōu)化磨削參數(shù)，顯著減少或抑制毛刺的形成。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明涉及一種基于能量守恒的閥芯棱邊磨削毛刺形態(tài)預(yù)測(cè)方法，根據(jù)磨削過(guò)程中材料的摩擦-耕犁-切削去除機(jī)制、第四變形區(qū)理論以及切屑彎曲模型，基于能量守恒定律，建立閥芯工作邊磨削微小毛刺形態(tài)預(yù)測(cè)模型，根據(jù)磨削深度、進(jìn)給速度、砂輪速度對(duì)毛刺形態(tài)的作用關(guān)系，實(shí)現(xiàn)磨削工藝的優(yōu)化。

所述的磨削過(guò)程中材料的摩擦-耕犁-切削去除機(jī)制是指：磨粒切削刃與金屬材料的接觸過(guò)程包括：滑擦階段、耕犁階段和切削階段。

所述的滑擦階段，磨粒切入深度較小，工件表面僅發(fā)生材料彈性變形。

所述的耕犁階段，隨著磨粒切入工件的深度增大，磨粒與工件表面的壓力逐步增大，使得磨粒在工件表面耕犁出溝痕，并在溝痕兩側(cè)出現(xiàn)材料塑性流動(dòng)形成的隆起。

所述的切削階段，當(dāng)磨粒繼續(xù)切入工件表面至一臨界值時(shí)，部分材料便會(huì)出現(xiàn)剪切滑移，并形成切屑從磨粒的前刀面流出。

所述的第四變形區(qū)理論模型是指：在穩(wěn)定切削過(guò)程，切削區(qū)通常劃包括：三個(gè)變形區(qū)，它們分別是第一變形區(qū)(I區(qū))，第二變形區(qū)(II區(qū))，第三變形區(qū)(III區(qū))，其中：I區(qū)為主切削區(qū)，發(fā)生工件材料的剪切滑移變形；II區(qū)產(chǎn)生刀具和切屑之間摩擦變形的主要區(qū)域；刀具和已加工表面之間的摩擦主要發(fā)生在III區(qū)。在毛刺的形成過(guò)程中還存在一個(gè)第四變形區(qū)(IV區(qū))，即負(fù)剪切區(qū)域。