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。