[发明专利]一种基于磨粒切厚分布约束的磨削用量设计方法

说明书

本发明公开了一种基于磨粒切厚分布约束的磨削用量设计方法，其包括如下步骤：(1)、根据加工结果设定目标磨粒切厚分布，给出设定磨具表面磨粒参数磨削用量，初始化磨削用量；(2)、将磨具表面磨粒参数与磨削用量进行磨粒切厚分布计算，算出磨粒切厚分布；(3)、将步骤(2)算出的磨粒切厚分布与步骤(1)设定的目标磨粒切厚分布进行比较，若两者差异太大，调整磨粒磨削用量，再次进行步骤(2)、(3)循环，直到步骤(3)算出的磨粒切厚分布与步骤(1)中设定的磨粒切厚分布差异符合设定标准后，停止计算，此时磨削用量即为优选结果。采用优选磨削用量进行加工，可以行之有效的达到预期加工目的。

技术领域

本发明涉及磨削领域，具体涉及一种基于磨粒切厚分布约束的磨削用量设计方法。

背景技术

磨削加工是零件高尺寸精度、高表面质量的主要加工手段，是先进制造技术的重要组成部分。磨削过程的控制与加工结果的准确预测对高效精密磨削加工技术至关重要。磨削加工是众多磨粒在结合剂把持下分别实现微切削，进而从宏观上去除工件材料的加工方式。换句话说，磨削加工是工具上材料宏观层面的去除，在微观上实实在在是每颗磨粒切削完成的。因此，每个磨粒切削厚度值一直是磨削过程和磨削结果的关键控制量。

目前业界主要采用单颗磨粒最大未变形切屑厚度作为每颗磨粒切削厚度进行磨削用量(砂轮速度、工件进给和磨削深度)设计。但是现有的单颗磨粒最大未变形切屑厚度基于砂轮表面上所有磨粒均匀分布且大小、形态、出刃高度均一致的理想状态假设。换句话说，是假定砂轮上每颗磨粒的切削量均匀一致的。然而，众所周知，实际上砂轮表面上磨粒众多且出刃高度、大小、刃形均并不一致，也就是说实际加工中砂轮表面上磨粒的切削厚度并不一致。这也正是用单颗磨粒最大未变形切屑厚度控制磨削过程时往往与预期存在偏差甚大的根本原因。事实上，业界也已经发现了单颗磨粒最大未变形切屑厚度计算方法存在原理性假设缺陷。也正因为如此，业界也开始寻找更好的磨粒切削厚度求解方法。美国Markin教授将磨粒在砂轮表面三维的随机性简化成平面内(垂直与砂轮轴向的平面)磨粒分布不均匀、不等高，进而提出了平面内磨粒切削厚度的求解公式，但本质也还只是考虑平面内(即二维的随机性)。

综述所述，现有的采用单颗磨粒切削厚度进行磨削用量设计显然是不对。因此寻找更为合理的磨削用量设计方法，尤其是能够从加工结果进行反推设计且能够真实地反映磨粒与工件的干涉切削深度情况的设计方法，显然尤为迫切。

发明内容

本发明的目的在于解决目前无法难以以加工结果为约束进行磨削用量优选设计难题，提出一种磨削用量优选设计方法。

本发明的技术方案如下：

一种基于磨粒切厚分布约束的磨削用量设计方法，包括如下步骤：

(1)根据加工结果设定目标磨粒切厚分布，给出设定磨具表面磨粒参数，初始化磨削用量；

(2)将磨具表面磨粒参数与磨削用量进行磨粒切厚分布计算，算出磨具表面每颗磨粒与干涉即切入深度，得到磨粒切厚分布；

(3)将步骤(2)算出的磨粒切厚分布与步骤(1)中设定磨粒切厚分布进行比较，若两者差异超出设定标准值，调整磨具表面磨粒参数，再次进行步骤(2)、(3)步骤循环，直到步骤(2)算出的磨粒切厚分布与步骤(1)中设定磨粒切厚分布差异小于设定标准值，停止计算，步骤(2)最后一次调整的磨削用量即为即为优选设计结果；

(4)采用优选设计的磨削用量配合步骤(1)中给定的磨具进行磨削，获得步骤(1)的加工结果。

在本发明的一实施例中，所述的加工结果是磨削效率、工件表面粗糙度、磨削力、磨削温度、磨削工件亚表面损伤程度等。

在本发明的一实施例中，所述的磨粒切厚分布是磨削加工时磨具表面每颗磨粒切入工件深度。

在本发明的一实施例中，所述的磨削用量包括磨削速度、磨削深度和进给速度。