[發明專利]一種用于CFRP磨削的砂輪設計方法

在審

• 申請號: 202110361144.X
• 申請日: 2021-04-02
• 公開（公告）號: CN113139245A
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發明（設計）人: 康仁科;董志剛;田俊超;郝宗成
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;B24B9/02;B24D7/02;G06F119/04
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 修睿;李洪福

1.一種用于CFRP磨削的砂輪設計方法，其特征在于具有如下步驟：

工件可靠裝夾，并保證加工過程中砂輪軸線平行于纖維排布面；

確定砂輪端面半徑r_s；

確定砂輪切削軌跡；

獲得砂輪切出角度φ及纖維方向角θ在砂輪移動過程中的變化規律；

根據纖維方向角θ在砂輪移動過程中的變化規律，初步確定：砂輪端面倒角角度初始設計值β₀，砂輪端面倒角長度初始設計值b_∈0，并結合砂輪切出角度φ在砂輪移動過程中的變化規律，通過迭代算法對砂輪端面倒角角度進行再設計，獲得砂輪端面倒角角度迭代輸出值β_outp；

在保證砂輪端面倒角強度的條件下，進一步對砂輪端面倒角角度迭代輸出值β_outp進行優化，確定砂輪端面倒角角度最終設計值β^*及砂輪端面倒角長度最終設計值b_∈。

2.根據權利要求1所述的設計方法，其特征在于：所述工件為由單向連續纖維增強復合材料預浸料鋪層制成的單向或多向纖維增強復合材料層壓板；

所述纖維排布面，指的是：

當工件為平面構件時，其纖維排布面與平面構件切出壁平面重合，砂輪切出點位于平面構件切出壁平面；

當工件為曲面構件時，其纖維排布面為曲面構件切出壁切平面，曲面構件切出壁切平面過砂輪切出點；

所述工件可靠裝夾的裝夾方案為夾具夾緊所述工件兩側纖維鋪層面，裝夾面平行于所述纖維排布面。

3.根據權利要求1所述的設計方法，其特征在于：所述確定砂輪端面半徑r_s，具體指：

根據機床功率、機床主軸轉速及工件結構參數，結合工件材質對砂輪切削速度的要求及工件結構對砂輪尺寸的限制，確定砂輪端面半徑r_s；

所述砂輪端面半徑r_s，指的是：

加工過程中，砂輪參與切削加工并與已加工表面相接觸的一端為砂輪端面，其半徑即為所述砂輪端面半徑r_s。

4.根據權利要求1或3所述的設計方法，其特征在于：所述確定砂輪軌跡，具體指：

根據工件去除需求及工件結構，結合砂輪端面半徑r_s，確定砂輪軌跡。

5.根據權利要求1所述的設計方法，其特征在于：所述獲得砂輪切出角度φ及纖維方向角θ在砂輪移動過程中的變化規律，具體指：

將砂輪軌跡離散為由n個軌跡點組成的軌跡點陣列，計算每個軌跡點對應的砂輪切出角度φ及纖維方向角θ，獲得砂輪切出角度φ及纖維方向角θ在砂輪移動過程中的變化規律，計算過程如下：

按照砂輪移動的先后順序對每個軌跡點進行編號；

砂輪切出角度φ為加工過程中砂輪切出點切削速度方向與該砂輪切出點對應的纖維排布面之間的夾角，并記第i個軌跡點對應的砂輪切出角度為φ_i，且：

其中，l_i為第i個軌跡點距離其纖維排布面的距離；r為刀具直徑，取端面直徑或側面直徑的較大值；

記Φ＝(φ₁，φ₂，φ₃，...，φ_n)，表示由n個軌跡點對應的砂輪切出角度組成的矩陣，用于描述砂輪切出角度φ在砂輪移動過程中的變化規律，記砂輪移動過程中，砂輪切出角度的最大值為φ_max；

纖維方向角θ為纖維排布面內砂輪進給方向與纖維方向的夾角，即砂輪進給方向順時針旋轉至與纖維方向平行所轉過的角度；

記第i個軌跡點對應的纖維方向角為θ_i，并記Θ＝(θ₁，θ₂，θ₃，...，θ_n)，表示由n個軌跡點對應的纖維方向角組成的矩陣，用于描述纖維方向角θ在砂輪移動過程中的變化規律，記砂輪移動過程中，纖維方向角的最大值為θ_max。