基于磨削力模型的外圆切入磨削声发射信号研究.pdf

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1、精密制造与自动化2014年第4期一guv基于磨削力模型的外圆切入磨削声发射信号研究木加∞迟玉伦李郝林林献坤(上海理工大学机械工程学院上海200093)摘要磨削过程中磨削力与声发射信号均方根值有较强的对应关系，对工件表面加工质量有很大影响。为便于研究外圆切入磨削质量和效率，在基于外圆切入磨削力的数学模型研究基础上，建立了声发射信号AERMs与径向进给速度、砂轮线速度及工件线速度的关系模型。通过磨削实验研究结果，验证了上述方法的有效性和实用性。关键词外圆切入磨削磨削力声发射信号数学模型磨削力与机床磨削系统的变形有很大关系，是∞如磨削热及磨削振动的重要原

2、因，直接影响工件的最终表面加工质量’。磨削力主要来自于磨削过程中工件材料发生弹性、塑性变形和切屑形成时所产生的阻力、磨粒与工件表面之间的摩擦力’。但实际磨削加工中的磨削力测量较为困难，特别是在内圆磨削、外圆磨削和无心磨削等磨削过程，∞难以∞有效∞如∞如加m0实现磨削力实时在线测量。随着声发射技术的快速发展，近几年国内外很多学者对磨削过程中声发射信号与磨削力、工件表面质量关系进行了大量研究图2法向磨削力、声发射信号AER与砂轮线速度vs曲线图工作。J．Webster等对磨削过程中声发射信号与工件质量进行了实验研究，并验证了在不同磨削深度下声发射信号与

3、磨削法向力有一定的对应关系。Tawakoli对声发射均方根值信号与力信号关系喜进行了大量磨削实验研究，分别在不同磨削工艺参数下同时测试法向磨削力与声发射信号的均方根值墩(AERMs)之间的对应关系，如下图1～图3所示，并得出不同磨削工艺参数下声发射信号AERMs值与加∞加=20法向磨削力成一定比例关系。图3}去I句艄l仂、声黼与工粥撇崎曲线图根据上述分析研究，磨削过程中的声发射信号的RMS值与磨削力的变化幅度成线性比例关系，磨削力的变化幅度越小，AE信号的变化幅度也越小；反之，磨削力的变化幅度越大，AE信号的变化幅度也越大。为便于研究外圆切入磨削质

4、量和效图1法向磨削力，n、声发射信号AERMs与磨削深度曲线图率，基于外圆切入磨削力的数学模型，研究建立了声发射信号AERMs与径向进给速度、砂轮线速度及科技重大专项项目资助工件线速度的关系模型。最后，通过磨削实验研究编号：2013ZX04008—01结果，验证了上述方法的有效性和实用性。52迟玉伦等基于磨削力模型的外圆切入磨削声发射信号研究加工工艺参数对声发射信号AERMS值的影响，通[4]QiangLiu，XunChen，YanWang,NabilGindy．Empirical过比较实验测量的声发射AERMS值与模型式(5)Modellingo

5、fgrindingforcebasedonmultivariate计算的AERMS值，验证了上述模型式(5)的analysis[J]，JournalofMaterialsProcessingTechnology有效性。203(2008)：420—430．(3)使用声发射信号在线监测磨削过程，其使[5]王君明，项克舜，汤漾平，宾鸿赞．轴向进给周边轮廓磨削用的设备和检测仪器具有体积较小，安装方便，测切入阶段磨削力模型[J]，华中科技大学学报，2012量灵敏度高，适用于各种磨床等优点。因此，利用(38)：117—120．声发射信号AERMS模型代替力模型

6、研究外圆切入[6]J．Webster,I．Marinescu．R．Bennett．AcousticEmissionfor磨削的加工过程，将具有很大的实用性和经济性，ProcessControlandMonitoringofSurfaceIntegrity也为今后这类研究提供了新的选择。duringGrinding[J]。AnnalsoftheCIRPVo1．43／1／1994：299—304．参考文献：[7]TaghiTawakoli．Developmentsin~indingprocess[1]J．H．Zhang．P．Q．GeandL．Zhang

7、．TheoryandExperimentmonitoringandevaluationofresults，Int．J．MechatronicsStudyontheGrindingForce[J]，AdvancedMaterialandManufacturingSystems，Vo1．1，No．4，2008：307—320．ResearchVols．24—25(2007)：217—222．[8]Tawakoli，T，Rabiey,M．andRasifard，A．(2008)Acustic[2]U．S．PatnaikDurgumahanti，Vijay

8、enderSingh，RVenkateswaraEmissionAnalysebeimSchleifenundAbrich