數控玻璃磨邊機動力學分析
發布日期:2022-3-26
數控玻璃磨邊機動力學分析主要包括磨邊系統大 砂輪動力學分析和精雕系統小砂輪動力學分析兩部分 內容。通過 ADAMS 動力學仿真,分別導出大砂輪、小 砂輪的切向磨削力和徑向磨削力的曲線圖,從曲線中 得出切向磨削力 FP 與徑向磨削力 FC 的最大值,再通 過 FP / FC 的比值,分別判斷磨邊系統、精雕系統是否 能實現正常磨削。 3. 1 大砂輪動力學分析 設置 砂輪與玻璃的接觸副為沖擊函數 ( Impact) [9],接觸類型為 Soild—Soild( 實體與實體) [10],將 磨頭架添加直線驅動設置為 STEP ( time,2,0,4. 9, - 20) + STEP( time,4. 9,0,7,20) + STEP( time,7,0, 8,40) 。然后進行動力學仿真,得到磨邊系統大砂輪切 向磨削力和徑向磨削力的曲線圖,如圖 5 所示。
圖 5 大砂輪切向磨削力和徑向磨削力曲線圖
從圖 5 可以看出,在 3. 5s 時大砂輪開始對玻璃進 行磨削加工,7. 5s 時磨削完并返回。在 5. 2s 時大砂輪 的切向磨削力和徑向磨削力達到了整個加工過程中的 最大值,分別為 294. 1N 和 69. 05N,表明此時大砂輪的 磨削深度已經達到最大值。在正常磨削條件下,磨削 加工 FP / FC 的比值范圍是 2. 0 - 5. 0[11],而仿真模擬 得到的 FP / FC 最大值為 4. 26,在此范圍內,所以磨邊 系統能夠進行正常的磨削。 由外圓徑向磨削力的公式: Fp = 453a0. 90 p f 0. 62 a v 0. 76 w ( 1) 式中: ap 為磨削 深 度( mm) ; fa 為砂輪每轉的進給 ( mm / r) ; vw 為工件的速度。 通過徑向磨削力公式( 1) 對大砂輪的理論徑向磨 削力的值再進行校核,其中 ap = 2mm,fa = 0. 01mm / r,vw = 10mm / s。經計算可得 FP = 289. 32N。 根據計算結果可知,在磨邊系統動力學仿真中,導 出的徑向磨削力的值與理論算出的徑向磨削力的值近 似相同,表明磨邊系統在進行磨削加工的時候能夠正 常的磨削玻璃。 3. 2 小砂輪動力學分析 精雕系統小砂輪切向磨削力和徑向磨削力的曲線 圖,如圖 6 所示。從圖 6 可以讀出切向磨削力 FP 為 40. 01N,徑 向 磨 削 力 FC 為 17. 69N,兩 者 的 比 值 FP / FC 為 2. 36,也處于正常范圍之內,表明精雕系統 能夠進行正常的磨削。 由內圓徑向磨削力的公式: Fp = 170a0. 63 p fa 0. 44 v 0. 70 w ( 2) 式中: ap 為磨削深度( mm) ; fa 為砂輪每轉的進給 ( mm / r) ; vw 為工件的速度。 通過徑向磨削力公式( 2) 對小砂輪的理論徑向磨 削力的值再進行校核,其中 ap = 2mm,fa = 0. 0005 mm / r,vw = 10mm / s。經計算可得 FP = 46. 41N。
圖 6 小砂輪切向磨削力和徑向磨削力曲線圖
由計算結果可知,在精雕系統的動力學仿真中,導 出的徑向磨削力的值與理論算出的徑向磨削力的值近 似相同,說明精雕系統在進行磨削加工的時候能夠正 常的磨削玻璃。