[发明专利]一种考虑油石退让的珩磨表面粗糙度预测方法

说明书

本发明公开了一种考虑油石退让的珩磨表面粗糙度预测方法，首先，获取珩磨油石表面的几何参数以及珩磨工艺运动参数，在考虑砂轮退让的情况下，最终预测珩磨表面粗糙度；本发明依据磨削原理对珩磨粗糙度进行理论推导，并通过少量试验优化参数，可以对小直径深孔的珩磨粗糙度进行计算，从而为小直径深孔珩磨的参数选择提供理论依据，提高企业生产效率，降低企业生产成本。

技术领域

本发明涉及一种珩磨表面粗糙度预测方法，尤其是小孔珩磨时考虑油石退让的表面粗糙度预测方法。

背景技术

珩磨是在低的切削速度下，对工件表面进行光整加工的方法，是磨削加工的一种特殊形式，不仅能去除较大的加工余量，还是一种提高尺寸精度、几何形状精度和降低表面粗糙度的有效方法。珩磨是利用安装于珩磨头周围的一条或多条油石(金刚石或立方氮化硼磨料制成的条状固结磨具)，由涨开机构将油石沿径向胀开，使其压向工件孔壁，以便产生一定的面接触。同时使珩磨头旋转和往复运动，零件不动，或珩磨头只做旋转运动，工件往复运动从而实现珩磨，主要用于加工各种圆柱形孔、通孔、轴向和径向有间断的孔。

影响珩磨表面粗糙度的因素有：油石的目数及浓度、珩磨杆转速、珩磨杆往复速度以及油石的径向进给速度等。现有的粗糙度计算方法主要是通过实际的工艺试验，在一定加工参数下获得加工表面，并通过接触式粗糙度仪进行测量。2017年高绍武博士在《中国机械工程》杂志上发表了题为“镍基高温合金珩磨表面粗糙度研究”的论文，在此论文中建立了定量进给珩磨表面粗糙度理论模型。该模型反映了珩磨杆转速和往复速度对粗糙度的影响，而认为每次径向进给为常量，即径向进给速度恒定，与实际珩磨过程中油石会退让，导致实际径向进给速度不恒定，因此，无法反映径向进给速度对粗糙度的影响。并且，该模型只能反映加工参数对粗糙度的影响趋势，而不能预测粗糙度值，因此只能做定性的分析而不能进行定量表征。

尤其当珩磨孔直径较小时，由于结构的限制小孔珩磨大多为单油石，从而会使得涨锥受力不均。因此，珩磨过程中油石受到工件对其法向反作用力，油石上的作用力导致涨锥发生变形，因而油石退让，影响实际的径向进给速度，最终导致实际切深小于理论切深。

发明内容

为了准确预测珩磨表面粗糙度，以及小孔珩磨存在明显的油石的退让，本发明提供一种珩磨表面粗糙度预测方法，在考虑油石径向退让的情况下，只需少量验证试验，提高生产效率；建立的珩磨表面粗糙度理论预测模型，不仅能够反映加工参数对粗糙度的影响，而且能够对珩磨粗糙度进行定量表征，节约了时间以及人力物力。

为了实现上述发明，本发明提供了以下技术方案：

一种考虑油石退让的珩磨表面粗糙度预测方法，包括如下步骤：

步骤S1、获取珩磨油石工作表面的几何参数和运动参数；

步骤S2、利用白光干涉仪或粗糙度仪获取珩磨工件表面的粗糙度；

步骤S3、建立珩磨表面粗糙度预测模型：

如图4所示，油石与油石座焊接在一起，涨锥杆与油石通过楔形结构进行力的转递，当油石收到工件给它的法向反作用力时，力通过楔形结构作用到涨锥杆上，此外涨锥杆上端与机床轴向往复机构固定，因此涨锥杆可以简化为一根受垂直作用力的悬臂梁，因此单个油石在珩磨过程中所受的法向力可以表示为

其中E表示涨锥杆材料的拉伸弹性模量，I表示涨锥杆的惯性矩，由涨锥杆的结构确定，x是涨锥杆向锥受力后产生的变形量，l是涨锥杆的悬深长度。

同样单个油石上所受的法向力可以表示为所有动态有效磨粒承受的力的总和，因此可以表示为

F_n＝KA_csN_d (2)