立轴平面磨削中砂轮特征测量装置及动态磨粒分析方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种立轴平面磨削中砂轮特征测量装置及动态磨粒分析方法，根据测量数据对砂轮表面宏微观结构特征进行一次空间重构，得到第一砂轮表面三维数字化模型；基于第一砂轮表面三维数字化模型和磨削工艺参数，对磨粒运动轨迹进行仿真模拟实验；根据磨粒与工件的干涉状态，确定动态磨粒；滤除非动态磨粒的特征后对砂轮表面宏微观结构特征进行二次空间重构，得到第二砂轮表面三维数字化模型；分别对两个三维数字化模型进行离散处理，针对离散得到的每一个微元进行分析，并根据分析结果建立动态磨粒分布和动态磨粒概率与砂轮表面宏微观结构特征和磨削工艺参数之间的关联关系，实现不同磨削条件下砂轮表面动态磨粒分布和动态磨粒概率的求解。态磨粒概率的求解。态磨粒概率的求解。

【技术实现步骤摘要】
立轴平面磨削中砂轮特征测量装置及动态磨粒分析方法


[0001]本专利技术涉及机械零件加工
，尤其涉及立轴平面磨削过程中砂轮表面宏微观结构特征的测量技术以及动态磨粒分布分析和动态磨粒概率求解技术。

技术介绍

[0002]立轴平面磨削是以砂轮端面磨粒为切削刃来实现工件材料去除的一种高效高质加工技术。
[0003]典型的立轴平面磨床结构包括立式主轴、杯形砂轮和往复移动工作台(或工件)。使用立轴平面磨床加工工件过程中，磨削深度为定值，工件相对于砂轮水平运动，并形成较大的磨削区，在该区域内磨粒与工件相互干涉，完成工件材料去除。由于独特的机床结构配置形式及复杂的砂轮
‑
工件相互作用机理，立轴平面磨削模式能够适应多重加工任务，包括以获得高生产率为目的重负荷磨削和以获得超光滑表面为目的超精密磨削。
[0004]对磨削区砂轮表面动态磨粒分析是磨粒
‑
工件间干涉状态、磨削力、磨削温度等研究的前提和基础，然而目前工业界对立轴平面磨削过程中动态磨粒的分析仍缺乏有效方法。
[0005]研究表明，立轴平面磨削过程中杯形砂轮磨料层宏观包络面轮廓和微观表面形貌(砂轮地貌)特征对磨削区磨粒
‑
工件间干涉状态影响显著，因而在考虑杯形砂轮表面宏微观结构特征基础上，提出一种动态磨粒的的分析方法具有重要的理论意义和工程价值。

技术实现思路

[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提出一种立轴平面磨削中砂轮特征测量装置及动态磨粒分析方法，通过本专利技术能够测量立轴平面磨削过程中砂轮表面宏微观结构特征(包括磨料层宏观包络面轮廓和微观表面形貌特征)，并能够根据测量得到的砂轮表面宏微观结构特征及磨削工艺参数求解得到动态磨粒分布和动态磨粒概率。
[0007]本专利技术的目的通过如下技术方案实现：
[0008]本专利技术提供一种立轴平面磨削中砂轮特征测量装置，其包括：
[0009]立式磨床主轴(1)、砂轮(2)、轮廓测量仪(3)和立式磨床工作台(4)；
[0010]砂轮(2)能够随立式磨床主轴(1)按照设定速度运转；轮廓测量仪3固定在立式磨床工作台(4)上，用于测量砂轮(2)的表面宏微观结构特征；
[0011]砂轮(2)由基体(21)和砂轮磨料层(22)组成，砂轮磨料层(22)粘结在砂轮基体(21)的外部，通过砂轮磨料层(22)与工件接触对工件进行磨削。
[0012]本专利技术还提供一种立轴平面磨削中砂轮动态磨粒分析方法，其应用于上述的立轴平面磨削中砂轮特征测量装置，所述分析方法包括：
[0013]步骤S01：打开立式磨床，调整砂轮(2)位于轮廓测量仪(3)的测量范围内；
[0014]步骤S02：启动立式磨床主轴(1)带动砂轮(2)旋转，开启轮廓测量仪(3)测量砂轮磨料层(22)的宏观包络面轮廓和微观表面形貌特征，当砂轮2旋转一周后立即停止测量；
[0015]步骤S03：根据轮廓测量仪(3)测量得到的砂轮磨料层(22)的宏微观结构特征进行一次空间重构，并基于一次空间重构结果建立反映砂轮表面宏微观结构特征的第一砂轮表面三维数字化模型；
[0016]步骤S04：采用所述第一砂轮表面三维数字化模型对工件进行立轴平面磨削仿真模拟实验，在磨削仿真模拟实验过程中，使模拟磨削实验参数与实际的磨削工艺参数相同；
[0017]步骤S05：在磨削仿真模拟实验过程中，根据磨削区磨粒与工件的接触状态来判断动态磨粒和非动态磨粒；若磨粒与工件发生接触，则将该磨粒判定为动态磨粒，并将该动态磨粒与工件相互干涉的区域内的相应工件材料去除；若磨粒与工件没有接触，则将该磨粒判定为非动态磨粒，相应的工件材料不去除；
[0018]步骤S06：根据砂轮表面动态磨粒的判别结果，在所述第一砂轮表面三维数字化模型基础上，进行砂轮表面宏微观结构特征的二次空间重构，滤除非动态磨粒的结构特征，得到滤除非动态磨粒的结构特征后的反映砂轮宏观包络面和微观动态磨粒结构特征的第二砂轮表面三维数字化模型；
[0019]步骤S07：对所述第一砂轮表面三维数字化模型进行离散处理，统计离散后磨削区每个微元磨粒数，并除以该微元所对应的砂轮宏观包络面面积，得到每个微元的磨粒密度；
[0020]步骤S08：对所述第二砂轮表面三维数字化模型进行离散处理，统计离散后磨削区每个微元动态磨粒数，并除以该微元所对应的砂轮宏观包络面面积，得到每个微元的动态磨粒密度；
[0021]步骤S09：以步骤S08得到的第二砂轮表面三维数字化模型离散处理后的每个微元的动态磨粒数，除以步骤S07得到的第一砂轮表面三维数字化模型离散处理后的相应微元的磨粒数，并乘以100％，得到砂轮表面每个微元的动态磨粒的概率。
[0022]更优选的，所述分析方法还包括：
[0023]步骤S07还包括：分别以微元径向位置和微元的磨粒密度为横坐标和纵坐标，得到第一砂轮表面三维数字化模型离散状态下对应的磨削区磨粒密度沿砂轮径向分布图；
[0024]步骤S08还包括：以微元径向位置和微元动态磨粒密度分别为横坐标和纵坐标，得到第二砂轮表面三维数字化模型离散状态下对应的磨削区动态磨粒密度沿砂轮径向分布图；
[0025]步骤S09还包括：基于砂轮表面每个微元的动态磨粒的概率，分别以微元径向位置和微元动态磨粒概率做为横坐标和纵坐标，得到磨削区砂轮表面动态磨粒概率沿砂轮径向分布图。
[0026]上述本专利技术的技术方案可以看出，本专利技术具有如下技术效果：
[0027]本专利技术的一种立轴平面磨削中砂轮特征测量装置，通过固定在立式磨床工作台上的轮廓测量仪实现砂轮表面宏微观结构特征(包括磨料层宏观包络面轮廓和微观表面形貌特征)的同步测量；
[0028]本专利技术的一种立轴平面磨削中砂轮动态磨粒分析方法，根据测量装置测量得到的数据对砂轮表面宏微观结构特征进行一次空间重构，得到第一砂轮表面三维数字化模型；基于第一砂轮表面三维数字化模型和磨削工艺参数，对磨粒运动轨迹进行仿真模拟实验；根据磨粒与工件是否发生干涉的状态分析，确定砂轮表面的动态磨粒；滤除非动态磨粒的几何特征，并对滤除非动态磨粒的几何特征后的砂轮表面宏微观结构特征进行二次空间重
构，得到第二砂轮表面三维数字化模型；分别对第一砂轮表面三维数字化模型和第二砂轮表面三维数字化模型进行离散化处理，针对离散得到的每一个微元进行分析，并根据分析结果建立动态磨粒分布和动态磨粒概率与砂轮表面宏微观结构特征和磨削工艺参数之间的关联关系，实现不同磨削条件下砂轮表面动态磨粒分布和动态磨粒概率的求解；
[0029]本专利技术可为立轴平面磨削过程中磨粒
‑
工件机理分析，磨削力、磨削温度以及磨削后工件表面形貌理论建模提供理论指导和实验支撑。
附图说明
[0030]图1为本专利技术提供的一种立轴平面磨削中砂轮特征测量装置的工作原理示意图；
[0031]图2为本专利技术中立轴平面磨削中砂轮动态磨粒分析方法的实施流程图；
[0032]图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种立轴平面磨削中砂轮特征测量装置，其特征在于，所述测量装置包括：立式磨床主轴(1)、砂轮(2)、轮廓测量仪(3)和立式磨床工作台(4)；砂轮(2)能够随立式磨床主轴(1)按照设定速度运转；轮廓测量仪3固定在立式磨床工作台(4)上，用于测量砂轮(2)的表面宏微观结构特征；砂轮(2)由基体(21)和砂轮磨料层(22)组成，砂轮磨料层(22)粘结在砂轮基体(21)的外部，通过砂轮磨料层(22)与工件接触对工件进行磨削。2.一种立轴平面磨削中砂轮动态磨粒分析方法，其特征在于，其应用于如权利要求1所述的立轴平面磨削中砂轮特征测量装置，所述分析方法包括：步骤S01：打开立式磨床，调整砂轮(2)位于轮廓测量仪(3)的测量范围内；步骤S02：启动立式磨床主轴(1)带动砂轮(2)旋转，开启轮廓测量仪(3)测量砂轮磨料层(22)的宏观包络面轮廓和微观表面形貌特征，当砂轮2旋转一周后立即停止测量；步骤S03：根据轮廓测量仪(3)测量得到的砂轮磨料层(22)的宏微观结构特征进行一次空间重构，并基于一次空间重构结果建立反映砂轮表面宏微观结构特征的第一砂轮表面三维数字化模型；步骤S04：采用所述第一砂轮表面三维数字化模型对工件进行立轴平面磨削仿真模拟实验，在磨削仿真模拟实验过程中，使模拟磨削实验参数与实际的磨削工艺参数相同；步骤S05：在磨削仿真模拟实验过程中，根据磨削区磨粒与工件的接触状态来判断动态磨粒和非动态磨粒；若磨粒与工件发生接触，则将该磨粒判定为动态磨粒，并将该动态磨粒与工件相互干涉的区域内的相应工件材料去除；若磨粒与工件没有接触，则将该磨粒判定为非动态磨粒，相应的工件...

【专利技术属性】
技术研发人员：高宾华，金滩，谢桂芝，王莉，王海军，王并乡，
申请(专利权)人：湖南工商大学，
类型：发明
国别省市：