[发明专利]砂带磨削过程仿真方法

说明书

本发明公开了一种砂带磨削过程仿真方法，包括建立砂带接触轮和工件仿真模型，对所述仿真模型进行网格划分，以及删除部分磨粒单元，生成多磨粒随机分布模型。本发明创造性地解决了多磨粒随机分布的砂带磨削简化模型的建立问题，从而能够改善现有磨削仿真方法分析精度不足的问题，更加准确地模拟多磨粒综合作用下的砂带磨削加工过程。

技术领域

本发明涉及砂带磨削技术领域，具体涉及一种砂带磨削过程仿真方法。

背景技术

砂带磨削技术作为一种磨削和抛光的新工艺,因其具有加工效率高、“冷态”磨削、磨削速度稳定、磨削精度高、磨削成本低等优点,被认为是一种优质、高效、低耗、用途广泛的加工方法。按基本结构形式,砂带磨削总的可以分为闭式和开式两类。开式和闭式砂带磨削均可进行外圆、内孔、平面和型面等各种表面加工,应用范围十分广泛。在这两大类方式中又可以分为接触轮式、压磨板式和自由式几种基本形式。同其他磨削加工方式类似，在砂带磨削加工过程中会出现让刀、振动等问题，严重影响了加工后工件的几何精度及表面质量。因此，研究砂带磨削过程中的振动机理及其抑制方法对于改善表面加工质量具有重要意义。建模与仿真最终是为了实现对磨削结果的预测、对磨削条件的优化及对磨削过程的控制。

砂带通常是采用静电植砂工艺将破碎机碾压制得的针状磨粒均匀植在表面的单层磨具。因植砂过程中的磨粒尖端放电效应，使绝大部分磨粒刃尖朝上，外露的磨粒接近于球顶圆锥模型。砂带磨粒从微观来看，可看成是一种刀尖为圆弧，刃角为钝角或者钝圆的切削工具，与其他切削刀具切削材料过程一样，工件表面材料在磨粒切削刃的挤压和滑擦作用下产生变形后被切削，形成加工表面。对单颗磨粒来说，其切削过程一般可分为挤压、滑擦、耕犁和切削四个阶段。工件打磨过程是砂带表面大量磨粒对工件表面进行错综复杂的挤压、滑擦、耕犁和切削几种作用的综合过程。

目前大多数磨削力计算及仿真均以单颗磨粒为主，也有少数学者建立了磨粒均布的砂带磨削简化模型。而实际的砂带磨削过程中，磨粒并非以单粒形式存在，而是许多大小形状不一的磨粒随机分布在砂带表面。

发明内容

本发明的目的是提供一种多磨粒随机分布的砂带磨削简化模型，以更加准确的模拟砂带磨削过程。

为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种砂带磨削过程仿真方法，所述方法包括以下步骤：

建立砂带接触轮和工件仿真模型；

对所述仿真模型进行网格划分；以及

删除部分磨粒单元，生成多磨粒随机分布模型。

在一个实施例中，所述步骤“删除部分磨粒单元，生成多磨粒随机分布模型”包括以下步骤：

步骤一、提取所述网格的单元编号，生成N×1维数组a；

步骤二、利用随机函数生成N×1维数组b，并赋值为0或1；

步骤三、将步骤二中的N×1维数组b与步骤一中的N×1维数组a合并为N×2矩阵D；以及

步骤四、删除所述矩阵D中赋值为1或0的单元，从而生成多磨粒随机分布模型。

在一个实施例中，所述步骤“建立砂带接触轮和工件仿真模型”包括：

通过ANSYS Workbench软件来建立所述砂带接触轮和工件仿真模型，以及

在所述步骤“对所述仿真模型进行网格划分”中：

在所述ANSYS Workbench软件中对所述仿真模型进行网格划分。

在一个实施例中，所述步骤一包括：

通过将所述划分好网格的模型导入ANSYS Mechanical APDL软件，基于APDL命令流提取磨粒层所有单元编号，从而生成所述N×1维数组a。