无心外圆磨振动特性分析与仿真研究

论文摘要

无心外圆磨削是一种高生产率的精密加工方法,它是在无心外圆磨床上进行的。由于无心外圆磨削是中心不固定的磨削,比一般的磨削工艺系统涉及的参数较多,使得对工件真圆度的研究比较困难,尤其是分析各种动态参数对工件成圆的影响。目前,国内对无心磨削工艺系统振动特性分析与仿真研究还不够深入,很多无心磨床生产厂家主要依靠经验和实验的方法来进行对磨削过程振动的研究。结合我国具体国情,研究无心外圆磨削工艺系统的动态性能,可以切实解决实际生产过程中如何有效的保证工件的真圆度满足加工要求具有十分重要的意义。在无心磨削加工过程中,影响工件圆度误差的因素主要指几何参数、加工参数和动态参数,文中从理论与仿真两个方面进行对比研究,然后利用准动力学谐波理论进行分析。本文首先对无心磨削工艺系统分析简化,建立了磨削加工的数学模型,得出了加工过程中磨削表面与砂轮表面的相对振动位移。在此基础上,分析了如何通过修改工艺系统的几何参数和动态参数来保证工件满足加工精度的要求。在仿真研究方面,ADAMS软件不能直接模拟实际的磨削加工过程,因此文中首先利用简化建立无心磨削的几何模型,然后模拟仿真磨削过程中磨削表面与砂轮表面的相对位移,最后与理论的相对位移进行分析比较。仿真模型的建立,使得对无心磨削工艺系统振动的研究进入一个新的台阶,可以更加经济、方便、高效的分析振动对工件成圆的影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 无心磨削的基本原理、特点及工作方法
• 1.2.1 无心磨削的基本原理
• 1.2.2 无心磨削的特点
• 1.2.3 无心磨削的工作方法
• 1.3 无心磨削的国内外研究现状及发展趋势
• 1.3.1 无心磨削的国内外研究现状
• 1.3.2 无心磨削的发展趋势
• 1.4 本文研究的目的、意义及主要内容
• 1.4.1 研究的目的、意义
• 1.4.2 主要研究内容
• 第二章 无心磨削成圆机理
• 2.1 成圆理论
• 2.1.1 几种成圆理论简介
• 2.1.2 准动力学谐波理论基础
• 2.2 工件不圆度误差
• 2.2.1 工件不圆度误差的数学表示方法
• 2.2.2 椭圆度和棱圆度
• 2.3 磨圆系数与磨削稳定
• 2.3.1 磨圆系数的定义
• 2.3.2 根据磨圆系数选择稳定磨削区域
• 2.4 本章小结
• 第三章 无心磨削工艺系统理论模型
• 3.1 无心磨削工艺系统分析
• 3.2 动态磨削力
• 3.2.1 磨削力的意义
• 3.2.2 动态磨削力的理论分析
• 3.2.3 动态磨削力的仿真分析
• 3.3 理论模型的建立
• 3.3.1 数学模型的建立
• 3.3.2 工艺系统的动态特性分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 无心磨削仿真模型
• 4.1 ADAMS 软件介绍
• 4.1.1 机械系统动力学分析与仿真
• 4.1.2 ADAMS 建模基础
• 4.2 仿真模型的建立
• 4.3 仿真结果分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 砂轮不平衡对工件表面形貌的影响
• 5.1 砂轮磨损
• 5.1.1 砂轮磨损形式
• 5.1.2 砂轮磨损原因
• 5.2 砂轮不平衡引起的振动
• 5.2.1 砂轮修整器引起的振动
• 5.2.2 砂轮不平衡引起的振动
• 5.2.3 磨削过程中的相对振动
• 5.3 砂轮不平衡数学模型的建立
• 5.3.1 动力学模型和结果
• 5.3.2 仿真结果分析比较
• 5.3.3 工件表面形貌
• 5.4 本章小结
• 第六章 影响圆度误差的因素分析
• 6.1 真圆度计算结果
• 6.2 影响圆度误差的主要因素
• 6.2.1 几何因素对真圆度的影响
• 6.2.2 动态特性控制
• 6.3 本章小结
• 第七章 结论与展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文清单