[发明专利]成形砂轮磨损预测方法

说明书

本发明公开了一种成形砂轮磨损预测方法，包括以下步骤：获取成形砂轮磨损特征量的初始值；采用成形砂轮以预设的磨削工艺参数对工件进行磨削实验，获取磨削实验后成形砂轮的磨损特征量的实验值，通过初始值和实验值计算出成形砂轮的实验磨损量；将成形砂轮的实验磨损量及预设磨削工艺参数代入用于定量表征成形砂轮磨损的数学表达式八中，计算出数学表达式八中的两个常数C₄和C₅，再将C₄和C₅两个常数代入数学表达式八中，从而计算出成形砂轮在指定磨削工艺参数下的预测磨损量。本方案能显著提升砂轮磨削加工效率和加工质量，同时延长砂轮使用寿命，实现复杂构件的高质高效加工。

技术领域

本发明涉及高效磨削加工技术领域，具体的是一种成形砂轮磨损预测方法。

背景技术

成形磨削技术一般具有大切深的显著特征，其集成了普通磨削高精度和传统切削高效率的优点，可直接将毛坯件加工为具有高互换性的成品，特别适合航空发动机涡轮叶片榫齿、航空齿轮等难加工材料复杂型面结构的高效精密加工。

然而，与平面磨削不同的是，成形磨削过程中，受工件型面结构变化的影响，磨削负荷沿工件轮廓分布不均，导致磨削热、磨削力等在砂轮表面分布不一致，致使磨削热、磨削力集中的区域砂轮磨损程度高，而磨削热、磨削力分布弱的区域砂轮磨损程度低，由此诱发工件加工精度发生偏差，甚至工件局部区域的加工质量也急剧恶化。在这种情况下，对成形磨削砂轮磨损的精确预测显得尤为重要。但是，由于磨削负荷随工件型面结构复杂多变，成形砂轮磨损的精确预测研究存在巨大挑战。现阶段，国内外学者和工程技术人员从仿真、实验的角度开展成形砂轮磨损行为的研究较多，而从理论方面开展成形砂轮磨损行为的预测研究工作鲜有报道，导致成形砂轮磨损控制困难，复杂型面构件高质高效加工受限。

因此，为提升成形砂轮磨削加工精度、加工一致性和提升砂轮使用寿命，结合现有技术，建立面向航空航天领域复杂构件高效精密加工的成形砂轮磨损预测方法是亟待解决的关键问题。

发明内容

为了克服现有技术中的缺陷，本发明实施例提供了一种成形砂轮磨损预测方法，其通过建立磨削工艺参数与砂轮磨损特征量之间的数学关系式，预测砂轮各区域磨损量以提高磨削加工一致性，最终实现复杂型面构件的高质高效加工。

本申请实施例公开了：一种成形砂轮磨损预测方法，包括以下步骤：

获取成形砂轮磨损特征量的初始值；

采用所述成形砂轮以预设的磨削工艺参数对工件进行磨削实验，获取磨削实验后所述成形砂轮的磨损特征量的实验值，通过所述初始值和所述实验值计算出所述成形砂轮的实验磨损量；

将所述成形砂轮的实验磨损量及预设磨削工艺参数代入用于定量表征成形砂轮磨损的数学表达式八中，计算出所述数学表达式八中的两个常数，所述数学表达式八为：

式中，Δr_s为磨损量，v_s为磨削速度，v_w为工件进给速度，r_s为砂轮半径，l_r为磨粒划擦距离，C₄和C₅均为常数；

将C₄和C₅两个常数代入所述数学表达式八中，从而计算出所述成形砂轮各区域在指定磨削工艺参数下的预测磨损量。

本方案的原理是：成形砂轮磨削中由于磨削负荷沿工件轮廓分布不均，导致砂轮各区域磨损程度不一致，通过建立磨削工艺参数与砂轮磨损特征量之间的数学关系式，实现预测砂轮各区域磨损量。

具体来说，本方案中的成形砂轮包括具有一定形状的刚玉砂轮、CBN砂轮和金刚石砂轮等；磨削工艺参数包括砂轮的磨削速度、磨削深度和工件进给速度；砂轮的磨损特征量包括成形砂轮各区域的圆弧高度、圆弧半径、圆弧角度等几何特征的磨损量。