一种纵磨外圆磨粒轨迹确定方法技术

本发明专利技术公开一种纵磨外圆磨粒轨迹确定方法，采用数学建模和二维建模方法相结合确定纵磨外圆磨粒螺旋线轨迹，通过砂轮表面磨粒单程轨迹分步模型映射为工件表面磨粒单程轨迹分步模型，再进行叠加建立多程磨粒轨迹模型，可以快速低成本的建立磨粒轨迹螺旋线分布和砂轮参数、工件参数、磨削工艺参数和砂轮组织之间的定量关系，提高纵磨外圆工艺设计的科学性。

A method to determine the locus of the grinding particles in the outer circle of the longitudinal grinding

【技术实现步骤摘要】
一种纵磨外圆磨粒轨迹确定方法
本专利技术公开一种纵磨外圆磨粒轨迹确定方法，按国际专利分类表(IPC)划分属于外圆磨削制造

技术介绍
纵磨外圆是外圆磨削的一种加工方式，目前确定磨粒轨迹主要有以下方式：(1)、采用数学方法，根据运动学理论建立纵磨外圆时工艺参数、装备参数，砂轮组织参数等多参数与磨粒轨迹之间的数学关系，但数学关系建立过程复杂，直观性差，易出错，效率低，技术难度大。(2)、利用表面粗糙度仪测量表面粗糙度，反求磨粒轨迹，但是实验成本高，并难于建立表面粗糙度与工件参数、砂轮组织、砂轮参数和磨削加工工艺参数等主要影响因素之间的直接关系，对磨削精度和效率提高、磨削技术提高不利。(3)、三坐标测量法可以测量表面三维坐标，构建表面三维模型，反求磨粒轨迹，也是实验成本高，效率低，也难于反映表面粗糙度与工件参数、砂轮组织、砂轮参数和磨削加工工艺参数等主要影响因素之间的直接关系，影响磨削精度和效率的提高，影响磨削技术进步。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种纵磨外圆磨粒轨迹确定方法。为达到上述目的，本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种纵磨外圆磨粒轨迹确定方法，包括如下步骤：S1、建立纵磨外圆模型根据纵磨外圆工艺过程，绘制工件与砂轮的纵磨外圆模型，工件表面分区位相调节值c，按等式(1)计算：其中，B为砂轮宽度(mm)，ft为轴向进给量(mm/r)，n1为工件转速(r/s)，n2为砂轮转速(r/s)，ft′为砂轮轴向进给量(mm/r)；S2、建立外圆表面分区模型根据磨削工艺，工件轴向进给1次，获得1个磨粒轨迹密集区，密集区的夹角φ按等式(2)计算等式(2)中参数同前；工件往复多次进给，获得多个密集区，密集区数量按等式(3)计算等式(3)中参数同前；密集区的位相角按等式(4)求得等式(4)中参数同前；S3、绘制砂轮表面磨粒单程轨迹分步模型1、模拟磨粒运动，绘制砂轮轴向进给宽度B(mm)时砂轮表面每周轨迹螺旋线模型共n5幅，在xoy平面内建立第1周轨迹螺旋线模型，n5按等式(5)计算如下：等式(5)中参数同前，2、将步骤S3.1分别生成的每周轨迹螺旋线模型依次叠加，获得每周叠加轨迹螺旋线模型，叠加方法是将第i周与第i+1周叠加生成第i+1周叠加轨迹螺旋线模型，第i+1周叠加螺旋线模型与第i+2周轨迹螺旋线模型叠加生成第i+2周叠加螺旋线模型，i＝1，2，3…n5，3、截取第n5周叠加螺旋线模型中y坐标小于的区域，得到砂轮表面螺旋线密集区分布模型，其中表示砂轮表面螺旋线密集区宽度(°)，按等式(6)计算如下：砂轮表面磨粒轨迹螺旋线数量n6(根/r)，n6按等式(7)计算如下：相邻螺旋线距离按等式(8)计算如下：等式(6)、(7)、(8)中，D3表示磨粒直径，其他参数同前；S4、将砂轮表面磨粒单程轨迹分步模型映射为工件表面磨粒单程轨迹分步模型；S5、建立工件表面磨粒单程轨迹展开模型采用步骤S3.2中所述方法建立n5个每周叠加轨迹螺旋线模型，然后将每周叠加轨迹螺旋线模型映射获得n5个工件表面叠加轨迹分布模型，集成该n5个工件表面叠加轨迹分布模型得到工件表面磨粒单程轨迹展开模型；S6、建立工件表面磨粒单程轨迹叠加展开模型将S5中工件表面磨粒单程轨迹展开模型中y轴大于360的区域截取，叠加在Y＝0的位置，获得单程工件表面磨粒轨迹叠加展开模型；S7、建立工件表面磨粒多程轨迹展开模型将工件表面磨粒单程轨迹叠加展开模型的夹角为φ(°)的密集区沿y向复制n4次，沿x方向复制多次，截取x≤L的区域，得到工件表面磨粒多程轨迹展开模型，L表示工件长度，φ、n4参数同前；工件表面磨粒多程轨迹展开模型中通过放大即可测得磨粒轨迹的最大螺距S2(mm)。本专利技术采用数学建模和二维建模方法相结合确定纵磨外圆磨粒螺旋线轨迹，通过砂轮表面磨粒单程轨迹分步模型映射为工件表面磨粒单程轨迹分步模型，再进行叠加建立多程磨粒轨迹模型，可以快速低成本的建立磨粒轨迹螺旋线分布和砂轮参数、工件参数、磨削工艺参数和砂轮组织之间的定量关系，提高纵磨外圆工艺设计的科学性，准确性和效率。附图说明图1是本专利技术纵磨外圆磨粒轨迹确定技术路线图。图2是本专利技术纵磨外圆模型图。图3是本专利技术外圆表面分区模型图。图4是本专利技术砂轮表面磨粒单程轨迹分步模型图。图5是本专利技术工件表面磨粒单程轨迹分步模型图。图6是本专利技术工件表面磨粒单程轨迹展开模型图。图7是本专利技术单程工件表面磨粒轨迹叠加展开模型图。图8是本专利技术工件表面磨粒多程轨迹展开模型图。图9是本专利技术工件表面磨粒多程轨迹展开模型局部放大图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步说明：实施例：本专利技术纵磨法磨外圆磨粒轨迹确定采用数学建模和二维建模的方法，技术路线如图1，纵磨外圆工艺指明确磨外圆的运动和工件往复行程；外圆表面分区指明确磨粒轨迹最密的区间数量，一个工件行程完成一个区间的形成；绘制砂轮表面磨粒单程轨迹分步图(模型)指根据砂轮磨粒的圆周运动和轴向运动绘制磨粒轨迹图；绘制工件表面磨粒单程轨迹分步图(模型)指根据工件圆周运动和砂轮磨粒轨迹绘制工件表面磨粒轨迹图；绘制工件表面磨粒单程轨迹展开图(模型)指将工件表面磨粒单程轨迹分步图合成；绘制工件表面磨粒单程轨迹叠加展开图(模型)指将工件表面磨粒单程轨迹展开图叠加；绘制工件表面磨粒多程轨迹展开图(模型)指合成各个工件表面磨粒单程轨迹叠加展开图的磨粒轨迹密集区。一种纵磨外圆磨粒轨迹确定方法，具体步骤如下：S1、绘制纵磨外圆工艺图，即建立纵磨外圆模型根据纵磨外圆工艺过程，绘制纵磨外圆工艺图(模型)如图2所示。图2中，xy为坐标系，1为工件，2为砂轮。B为砂轮宽度(mm)，fr为径向进给量(mm)，ft为轴向进给量(mm/r)，n1为工件转速(r/s)，n2为砂轮转速(r/s),D1为工件直径(mm)，D2为砂轮直径(mm)。L1为工件向右移动行程(mm)，L2为工件向左移动行程(mm)。L为工件长度(mm)，c为工件表面分区位相调节值，按等式(1)计算。其式如下：等式1中，ft’为砂轮轴向进给量(mm/r)，其余参数同前。图2表达纵磨外圆工艺中砂轮参数，工件参数，砂轮运动，工件运动之间的相互关系。纵磨外圆原理：工件往复运动中，与砂轮发生干涉的部分被砂轮磨粒切除，获得直径、精度和表面粗糙度达到要求的外圆表面。粗糙度形成原理：由于砂轮表面是由粗糙的磨粒构成的，砂轮转动形成的表面是粗糙外圆面，非理想的圆柱面。砂轮对妨碍其运动的工件余量进行切削是非均匀的，获得的工件表面是粗糙的。工件表面粗糙度与轴向和周向位置(下称位相)有关。S2、绘制外圆表面分区图，即建立外圆表面分区模型根据磨削工艺，建立外圆表面分区模型，如图3，工件轴向进给1次，获得1个磨粒轨迹密集区，密集区的夹角按等式(2)计算。等式(2)如下：等式(2)中参数同前。工件往复多次进给，获得多个密集区。密集区数量按等式(3)计算。等式(3)如下：等式(3)中参数同前。密集区的位相角按等式(4)求得。等式(4)如下：等式(4)中参数同前。图3中。xz为坐标系，为密集区位相角(°)，为密集区夹角(°)。1，2，n1,n2同前。3为密集区分界线。4-12为密集区序号。S3绘制砂轮表面磨粒单程轨迹分步图，即绘制砂轮表面磨粒单程轨迹分步模型根本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纵磨外圆磨粒轨迹确定方法，其特征在于包括如下步骤：S1、建立纵磨外圆模型根据纵磨外圆工艺过程，绘制工件与砂轮的纵磨外圆模型，工件表面分区位相调节值c，按等式(1)计算

【技术特征摘要】
1.一种纵磨外圆磨粒轨迹确定方法，其特征在于包括如下步骤：S1、建立纵磨外圆模型根据纵磨外圆工艺过程，绘制工件与砂轮的纵磨外圆模型，工件表面分区位相调节值c，按等式(1)计算其中，B为砂轮宽度(mm)，ft为轴向进给量(mm/r)，n1为工件转速(r/s)，n2为砂轮转速(r/s)，ft′为砂轮轴向进给量(mm/r)；S2、建立外圆表面分区模型根据磨削工艺，建立外圆表面分区模型，工件轴向进给1次，获得1个磨粒轨迹密集区，密集区的夹角φ按等式(2)计算等式(2)中参数同前；工件往复多次进给，获得多个密集区，密集区数量按等式(3)计算等式(3)中参数同前；密集区的位相角按等式(4)求得等式(4)中参数同前；S3、绘制砂轮表面磨粒单程轨迹分步模型S4、将砂轮表面磨粒单程轨迹分步模型映射为工件表面磨粒单程轨迹分步模型；S5、建立工件表面磨粒单程轨迹展开模型S6、建立工件表面磨粒单程轨迹叠加展开模型将S5中工件表面磨粒单程轨迹展开模型中y轴大于360的区域截取，叠加在Y＝0的位置，获得单程工件表面磨粒轨迹叠加展开模型；S7、建立工件表面磨粒多程轨迹展开模型将工件表面磨粒单程轨迹叠加展开模型的夹角为φ(°)的密集区沿y向复制n4次，沿x方向复制多次，截取x≤L的区域，得到工件表面磨粒多程轨迹展开模型，L表示工件长度，φ、n4参数同前；工件表面磨粒多程轨迹展开模型中通过放大即可测...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘金武，袁志群，张梁，易子超，
申请(专利权)人：厦门理工学院，
类型：发明
国别省市：福建,35