无心磨削成圆过程仿真系统的研究与开发.pdf

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1、342010年l1月中国制造业信息化第39卷第21期无心磨削成圆过程仿真系统的研究与开发吴亮，张秋菊，化春键，周小渔(江南大学机械工程学院，江苏无锡214122)摘要：首先介绍了工件成圆误差的定义及计算方法，然后在分析无心磨削加工的工件成圆过程的基础上，以VC、OpenGL为开发工具，采用VC与MATLAB联合编程的方法，设计开发了无心磨削成圆过程仿真系统。仿真结果与实验数据一致，具有良好的实用价值。关键词：无心磨削；仿真系统；成圆误差中图分类号：TG581．3文献标识码：A文章编号：1672—1616(2010)21—00

2、34一O4无心磨削是一种精密、高效的加工方法，适合及加工参数之间的关系进行了计算机仿真J。于大批量加工，广泛应用于细长的销类、棒料、管材迄今为止，国内外有关无心磨削成圆机理及仿的加工。此外，一些要求有较高加工精度和表面质真软件方面的研究还很少，远远达不到实用要求。量却又受到成本限制的零件如滚动轴承、汽车零部本文针对无心磨削成圆机理和建模进行了初步研件等也大多采用无心磨削。影响无心磨削加工精究，设计开发了无心磨削仿真系统，可用于无心磨度的因素众多，其加工过程十分复杂，至今仍未被削成圆过程模拟、加工参数的选择和优化。真正深入地了

3、解。在实际应用中，无心磨削的加工参数往往由磨削试验得出，成本高且要花费大量的1成圆误差与成圆过程的描述时间，在很大的程度上依赖于操作者的经验。相对1．1成圆误差的定义于用实验方法研究磨削过程所耗费的大量时间和成圆误差是衡量无心磨削加工精度的重要指高昂的实验费用而言，用仿真方法研究磨削过程不标之一。成圆误差是指在回转体同一横截面内被但省时、费用低，而且易于进行真实系统难以实现测实际圆对其理想圆的变动量，理想圆的选择应使的各种试验，进而选择最佳的加工参数。近年来国得该变动量取最小值。成圆误差值的评定方法有内外不少学者开展了磨削加

4、工过程的仿真研究，并最小区域法(MZC)、最小二乘圆法(LSC)、最大内开发出相应的仿真软件。美国学者S．Malkin教授接圆法(MIC)、最小外接圆法(MCC)等。在这些在磨削仿真领域进行了深入的研究，开发出了实用方法中，最小区域法是最符合成圆误差定义的评定的磨削加工软件包(GRINDSIM)，通过虚拟磨床来方法，但是难以在计算机上实现，而最小二乘法则预测磨削过程和零件质量，并以最小化周期时间为易于实现，在各种圆度误差测量仪中均提供采用这目标来确定磨削参数。该软件已应用于汽车和轴种评定方法所测得的圆度误差值，因此本文采用这

5、承行业，并且仿真软件被集成进了PC开放体系控种方法进行仿真计算。所谓最小二乘法，即在被测制器l_]j。吉林大学王龙山、李国发建立了依赖于实际轮廓之内找出这样一点，使得轮廓上各点到以时间变化的描述磨削过程的数学模型，提供了一种该点为圆心所作的圆的径向距离的平方和最小，这计算机仿真程序，通过计算机模拟，可以预测和估个圆即为最小二乘圆。成圆误差是以最小二乘圆计磨削行为及磨削质量_2J。在无心磨削加工研究为理想圆，其圆心至轮廓的最大距离与最小距离之方面，洛阳工学院的夏新涛用工件运动稳定性的概差l5_，即：=R一一尺mi。如图1所示。

6、念分析无心磨削机理，并用硬砂轮无心磨削的试验给予了验~r一3。印度学者S．S．Pande等人从几何1．2切入式无心磨削成圆过程的数学模型学角度对无心切人磨削的加工过程建立了理想化切入式无心磨削的几何布局示意图如图2所模型，对加工工件圆度误差与磨削区几何布局参数示，工件被安置在托板上，由导轮及托板进行定位。收稿日期：2010—08—10作者简介：吴亮(1985一)，男，湖北黄冈人，江南大学硕士研究生，主要研究方向为机电系统仿真与优化。·现代设计与先进制造技术·吴亮张秋菊化春键等无心磨削成圆过程仿真系统⋯⋯35磨削加工过程中，导

7、轮以较低的转速(相对于砂轮)ai=；(一K181+／{282一AR(一1)(2)带动工件转动，工件相对于砂轮作径向进给，即导式中：1为工件与托板接触处的半径误差；2为工轮与工件一起向着砂轮方向进给，在工件与砂轮接件与导轮接触处的半径误差；为砂轮对工件的累触点处进行磨削加工。积进给量；AR(，z)为经过圈磨削之后该点实际半径减少量。设K为磨削弹性系数，表示磨削点实际磨削量与理论磨削量之比，则经过圈磨削之后，工件在磨削点处的半径累计减少量(实际)为：AR()=／(21+AR(一1)(3)因此，经过特定圈数的磨削之后，就可得出工图

8、1最小二乘法计算成圆误差示意图件在各点处的实际半径大小，再根据上述最小二乘法就可计算得到工件圆度误差以及其变化情况。2系统总体框架设计本文在对切人式无心磨削过程分析与建模基础上，在WindowsXP的系统环境下，以VisualC++6．0和OpenGL(OpenGraphicsLibrar