[发明专利]一种螺旋曲面磨削材料去除率的快速预测方法

说明书

本发明涉及一种螺旋曲面磨削材料去除率的快速预测方法，包括以下步骤：根据螺杆转子型面的特点，采用接触轮式砂带磨削方式对螺杆转子凹面进行磨削加工，得到接触区域应力分布p′；应用自由砂带磨削方式对螺杆转子凸面进行加工，获得接触区域应力分布p″；将p′和p″，结合砂带磨削工艺参数，应用ThunderGBM回归预测算法，分别得到预测模型函数；最终得到螺杆转子表面的材料去除率。本发明可以实现螺杆转子砂带磨削材料去除率的高效快速预测，从而有助于实现螺旋曲面类零件均匀去除的前提下提高加工效率。

技术领域

本发明涉及螺杆磨削加工技术领域，具体涉及一种螺旋曲面磨削材料去除率的快速预测方法，及ThunderGBM算法在螺旋曲面磨削材料去除率的快速预测方法的应用。

背景技术

螺杆转子作为螺杆泵等设备的关键零件，其制造精度很大程度影响整机质量。在以往螺杆转子精加工工序中，通常采用精铣、手工磨削以及布轮磨削等加工方式。目前这些针对细长螺杆转子的精密磨削加工方式可以实现螺杆转子的磨削，但其存在效率较低，且精度一致性难以精准控制的问题。

发明内容

发明目的：本发明提出一种螺旋曲面磨削材料去除率的快速预测方法，其目的在于解决现有螺旋曲面类零件在磨削加工过程中存在的效率较低且精度一致性难以精准控制的问题。

技术方案：

一种螺旋曲面磨削材料去除率的快速预测方法，包括以下步骤：

1)根据螺杆转子型面的特点，采用接触轮式砂带磨削方式对螺杆转子凹面进行磨削加工，并利用半解析接触算法对该方式接触应力分布进行分析，得到接触区域应力分布p′；

2)应用自由砂带磨削方式对螺杆转子凸面进行加工，采用几何近似接触算法对磨削接触区域进行分析，获得接触区域应力分布p″；

3)分别将步骤1)中得到的接触区域应力分布p′，和步骤2)中得到的接触区域应力分布p″，结合砂带磨削工艺参数，应用ThunderGBM回归预测算法，分别得到预测模型函数；

4)运用步骤3)中预测模型函数分别得到螺杆转子表面的材料去除率。

半解析接触算法求解的迭代过程如下：

1)计算并更新变形残差向量g

g_ij＝h_ij-u_ij,(i,j)∈I_g

式中，N_c的值为接触域I_c内计算节点的数量，g_ij为节点(i,j)处的变形残差向量，为接触区域内变形残差向量的平均值；(k,l)为当前计算区域内的节点。

2)根据变形残差向量g计算下降梯度t_ij

式中，δ的初始值为0，G为中间变量值，G可以由下式计算得出，G_old是上次迭代的G值，g_ij为节点(i,j)处的变形残差向量；

3)由变形残差向量g和下降梯度t_ij，计算下降步长τ

式中，t_ij为下降梯度，g_ij为节点(i,j)处的变形残差向量，r_ij为中间变量，可由下式更新