[發(fā)明專利]一種凸輪軸擺動(dòng)磨削表面微觀形貌建模仿真分析方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111387583.4
• 申請(qǐng)日: 2021-11-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114036682A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-02-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李國(guó)超;陸潔;董寶江;周宏根;陳建志;史肖娜;孫麗;史榮豪;吳恒恒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/17
• 分類號(hào): G06F30/17;G06F111/10
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 向文

本發(fā)明公開(kāi)了一種凸輪軸擺動(dòng)磨削表面微觀形貌建模仿真分析方法，包括如下步驟：設(shè)置磨削工件表面數(shù)值仿真區(qū)域；將砂輪表面磨粒進(jìn)行圓周轉(zhuǎn)換；基于仿真區(qū)域，根據(jù)砂輪表面拓?fù)渚仃嚰澳ハ鲄?shù)，進(jìn)行擺動(dòng)磨削的運(yùn)動(dòng)分解；對(duì)擺動(dòng)磨削之后的磨削痕跡進(jìn)行提取，生成擺動(dòng)磨削表面形貌。本發(fā)明采用運(yùn)動(dòng)矩陣逐步累乘，當(dāng)運(yùn)動(dòng)關(guān)系改變時(shí)，只需要改變旋轉(zhuǎn)或者平移矩陣，可以大大減少建模仿真的復(fù)雜性，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)拆解，方便后期變換運(yùn)動(dòng)時(shí)，進(jìn)行修改，解決了現(xiàn)有建模仿真方法存在的計(jì)算復(fù)雜、重新設(shè)計(jì)時(shí)需要重新推理運(yùn)動(dòng)關(guān)系式等問(wèn)題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于柴油機(jī)凸輪型面磨削加工領(lǐng)域，涉及擺動(dòng)磨削技術(shù)，具體涉及一種凸輪軸擺動(dòng)磨削表面微觀形貌建模仿真分析方法。

背景技術(shù)

近幾年來(lái)，由于船用柴油機(jī)轉(zhuǎn)速與功率的不斷提高，設(shè)計(jì)者越來(lái)越重視對(duì)配氣機(jī)構(gòu)的研究。柴油機(jī)凸輪型面磨削加工通常采用切入式磨削，砂輪沿直線運(yùn)動(dòng)，對(duì)設(shè)備及軟件要求相對(duì)較低，但此方式影響砂輪的修整平整度、砂輪磨損、凸輪型面母線直線度、加工表面質(zhì)量等。隨著柴油機(jī)凸輪設(shè)計(jì)寬度不斷增加、加工難度不斷加大、加工過(guò)程中零件超差風(fēng)險(xiǎn)增大。常規(guī)磨削已不能滿足當(dāng)前的加工要求。擺動(dòng)磨削作為一種精密磨削技術(shù)，在切入式磨削的基礎(chǔ)上增加磨削砂輪沿凸輪型母線的往復(fù)擺動(dòng)，在凸輪表面形成致密的網(wǎng)狀加工紋路，對(duì)于消除切入式磨削過(guò)程中砂輪修正型面對(duì)凸輪型面的精度、母線直線度等磨削參數(shù)的影響，提高表面的加工質(zhì)量和磨削精度，增強(qiáng)凸輪型面的抗磨損性能，延長(zhǎng)零件的使用壽命具有明顯的提高作用。

與擺動(dòng)磨削機(jī)理相似的磨削加工方式為超聲振動(dòng)磨削(UV)。與UAG相比，擺動(dòng)磨削的擺動(dòng)頻率約為2HZ，擺動(dòng)幅度約為2mm。超聲振動(dòng)磨削分為軸向超聲振動(dòng)磨削(AUAG)、垂直超聲振動(dòng)磨削(VUAG)、橢圓超聲振動(dòng)磨削(EUAG)。AUAG是在普通磨削的基礎(chǔ)上增加沿砂輪軸向振動(dòng)；VUAG是在普通磨削的基礎(chǔ)上增加沿砂輪徑向的振動(dòng)；EUAG是結(jié)合了AUAG和VUAG兩個(gè)方向上的振動(dòng)。軸向超聲振動(dòng)輔助磨削工件表面形貌仿真預(yù)測(cè)方法由于有軸向超聲振動(dòng)的存在，在不同的采樣截面中，磨粒中心到工件坐標(biāo)系原點(diǎn)O的水平距離yn是不同的，因此采樣點(diǎn)相對(duì)于磨粒輪廓是運(yùn)動(dòng)的，采樣點(diǎn)始終與格點(diǎn)對(duì)齊，可以跟隨超聲振動(dòng)來(lái)動(dòng)態(tài)地選取磨粒輪廓采樣點(diǎn)。

但是采用動(dòng)態(tài)采集的方法程序?qū)崿F(xiàn)起來(lái)繁瑣，對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系的重新設(shè)計(jì)時(shí)，需要重新推理運(yùn)動(dòng)關(guān)系式，并且對(duì)于多方向的截面計(jì)算轉(zhuǎn)換，采樣點(diǎn)相對(duì)于磨粒輪廓是運(yùn)動(dòng)的，計(jì)算復(fù)雜。采用運(yùn)動(dòng)學(xué)函數(shù)關(guān)系式的方法，對(duì)于對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系的重新設(shè)計(jì)時(shí)，需要重新推理運(yùn)動(dòng)關(guān)系式，運(yùn)動(dòng)關(guān)系復(fù)雜，參數(shù)眾多，推理實(shí)現(xiàn)困難。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種凸輪軸擺動(dòng)磨削表面微觀形貌建模仿真分析方法，可以大大減少建模仿真的復(fù)雜性，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)拆解，方便后期變換運(yùn)動(dòng)時(shí)，進(jìn)行修改。

技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種凸輪軸擺動(dòng)磨削表面微觀形貌建模仿真分析方法，包括如下步驟：

S1：設(shè)置磨削工件表面數(shù)值仿真區(qū)域；

S2：將砂輪表面磨粒進(jìn)行圓周轉(zhuǎn)換；

S3：基于仿真區(qū)域，根據(jù)砂輪表面拓?fù)渚仃嚰澳ハ鲄?shù)，進(jìn)行擺動(dòng)磨削的運(yùn)動(dòng)分解；

S4：對(duì)擺動(dòng)磨削之后的磨削痕跡進(jìn)行提取，生成擺動(dòng)磨削表面形貌。

進(jìn)一步地，所述步驟S1具體為：建立擺動(dòng)磨削局部坐標(biāo)系O_B-X_BY_BZ_B、工件坐標(biāo)系O_W-X_WY_WZ_W和磨床坐標(biāo)系O_M-X_MY_MZ_M。