[发明专利]一种可转位刀片周边刃端面磨削力计算方法

权利要求书

1.一种可转位刀片周边刃端面磨削力计算方法，其特征在于包括以下步骤：

1)先建立砂轮三维模型和被加工工件模型，然后建立磨削力有限元仿真模型、砂轮-主轴动力学模型、顶尖动力学模型，从而搭建基于分布式计算的磨削力模型、砂轮-主轴动力学模型和顶尖动力学模型的联合仿真平台；

所述搭建基于分布式计算的磨削力模型、砂轮-主轴动力学模型和顶尖动力学模型的联合仿真平台的具体方法为：

1.1将砂轮磨粒的几何形状简化为顶端带有圆角的圆锥体，根据砂轮粒度号和磨粒直径正态分布规律，建立砂轮磨粒几何模型；

1.2利用电子显微镜对砂轮表面磨粒的密度进行测量，得出单位面积上的磨粒数量，接着将单位面积的磨粒数量划分为若干单元，假设每个磨粒在每个单元中随机放置，即得到磨粒的位置分布情况；基于磨粒位置分布，结合磨粒几何模型，建立砂轮三维模型；

1.3在Deform有限元仿真软件中，建立被加工工件几何模型，并导入砂轮三维模型，对砂轮和工件进行网格划分，接着根据工艺参数设置磨削深度，然后选择材料的本构方程为JC本构，对本构方程进行参数设置，建立磨削力有限元仿真模型，将磨削力有限元仿真模型置于终端设备A中；

1.4根据主轴和砂轮的结构设计图纸在SolidWorks中建立主轴-砂轮几何模型，将该主轴-砂轮几何模型模型导入到终端设备B中的Ansys有限元仿真软件中，采用六面体网格对模型进行划分、设置材料的弹性模量、泊松比和密度参数，建立砂轮-主轴动力学模型；

1.5根据顶尖的结构设计图纸在SolidWorks中建立顶尖几何模型，将顶尖几何模型导入到终端设备C中的Ansys有限元仿真软件中，采用六面体网格对模型进行划分，设置材料的弹性模量、泊松比和密度参数，设置顶尖与工件之间的摩擦系数，建立顶尖动力学模型；

2)分别将磨削力有限元仿真模型、砂轮-主轴动力学模型、顶尖动力学模型置于不同终端设备A、B和C中，基于TCP/IP协议通过套接字编程方法建立仿真平台信息交互接口，建立windows任务管理系统查询程序，利用信息交互接口将系统结构变形结果传输至终端设备A的磨削力模型中，并将终端设备B和C中的动力学模型仿真进程挂起，等待终端设备A中的磨削力模型返回计算结果，进行不停迭代，计算磨削力结果，当顶尖变形和砂轮-主轴变形结果比上一次计算变化量小于0.0001mm时，停止迭代，终端设备A中的磨削力模型最后输出的磨削力即为考虑系统结构变形下的磨削力数值；

所述考虑系统结构变形下的磨削力数值的具体计算方法为：

2.1利用TCP/IP协议，建立终端设备A、B、C之间的信息交互接口，根据终端设备的IP地址和设立的无占用端口号，建立其信息交互所用的套接字；建立windows任务管理系统查询程序，监控模型情况，当模型运行结束后，查询指定地址，获取运行结果，并利用信息交互接口将终端设备A中的磨削力信息传输至终端设备B和C中，并将终端设备A中的磨削力仿真进程挂起，扫描本机设定端口，等待终端设备B和C中的动力学仿真返回计算结果；

2.2建立windows任务管理系统查询程序，监控终端设备B和C中的动力学仿真模型运行情况，当动力学仿真模型运行结束后，查询指定地址，获取运行结果，并利用信息交互接口将系统结构变形结果传输至终端设备A的磨削力模型中，并将终端设备B和C中的动力学模型仿真进程挂起，扫描本机设定端口，等待终端设备A中的磨削力模型返回计算结果；

2.3利用步骤2.1、2.2的方法对耦合机床关键子结构的磨削力进行不停迭代计算，当顶尖变形和砂轮-主轴变形结果比上一次计算变化量小于0.0001mm时，停止迭代，终端设备A中的磨削力模型最后输出的磨削力即为考虑系统结构变形下的磨削力数值。