数控玻璃磨边机动力学分析

发布日期：2022-3-26

　　 数控玻璃磨边机动力学分析主要包括磨边系统大 砂轮动力学分析和精雕系统小砂轮动力学分析两部分 内容。通过 ADAMS 动力学仿真，分别导出大砂轮、小 砂轮的切向磨削力和径向磨削力的曲线图，从曲线中 得出切向磨削力 FP 与径向磨削力 FC 的最大值，再通 过 FP / FC 的比值，分别判断磨边系统、精雕系统是否 能实现正常磨削。 3． 1 大砂轮动力学分析 设置 砂轮与玻璃的接触副为冲击函数 ( Impact) ［9］，接触类型为 Soild—Soild( 实体与实体) ［10］，将 磨头架添加直线驱动设置为 STEP ( time，2，0，4． 9， － 20) + STEP( time，4． 9，0，7，20) + STEP( time，7，0， 8，40) 。然后进行动力学仿真，得到磨边系统大砂轮切 向磨削力和径向磨削力的曲线图，如图 5 所示。

图 5 大砂轮切向磨削力和径向磨削力曲线图

　　从图 5 可以看出，在 3． 5s 时大砂轮开始对玻璃进 行磨削加工，7． 5s 时磨削完并返回。在 5． 2s 时大砂轮 的切向磨削力和径向磨削力达到了整个加工过程中的 最大值，分别为 294． 1N 和 69． 05N，表明此时大砂轮的 磨削深度已经达到最大值。在正常磨削条件下，磨削 加工 FP / FC 的比值范围是 2． 0 － 5． 0［11］，而仿真模拟 得到的 FP / FC 最大值为 4． 26，在此范围内，所以磨边 系统能够进行正常的磨削。 由外圆径向磨削力的公式: Fp = 453a0． 90 p f 0． 62 a v 0． 76 w ( 1) 式中: ap 为磨削 深 度( mm) ; fa 为砂轮每转的进给 ( mm / r) ; vw 为工件的速度。 通过径向磨削力公式( 1) 对大砂轮的理论径向磨 削力的值再进行校核，其中 ap = 2mm，fa = 0． 01mm / r，vw = 10mm / s。经计算可得 FP = 289． 32N。 根据计算结果可知，在磨边系统动力学仿真中，导 出的径向磨削力的值与理论算出的径向磨削力的值近 似相同，表明磨边系统在进行磨削加工的时候能够正 常的磨削玻璃。 3． 2 小砂轮动力学分析 精雕系统小砂轮切向磨削力和径向磨削力的曲线 图，如图 6 所示。从图 6 可以读出切向磨削力 FP 为 40． 01N，径 向 磨 削 力 FC 为 17． 69N，两 者 的 比 值 FP / FC 为 2． 36，也处于正常范围之内，表明精雕系统 能够进行正常的磨削。 由内圆径向磨削力的公式: Fp = 170a0． 63 p fa 0． 44 v 0． 70 w ( 2) 式中: ap 为磨削深度( mm) ; fa 为砂轮每转的进给 ( mm / r) ; vw 为工件的速度。 通过径向磨削力公式( 2) 对小砂轮的理论径向磨 削力的值再进行校核，其中 ap = 2mm，fa = 0． 0005 mm / r，vw = 10mm / s。经计算可得 FP = 46． 41N。

图 6 小砂轮切向磨削力和径向磨削力曲线图

　　由计算结果可知，在精雕系统的动力学仿真中，导 出的径向磨削力的值与理论算出的径向磨削力的值近 似相同，说明精雕系统在进行磨削加工的时候能够正 常的磨削玻璃。