彈性浮動研磨振動影響因素分析與仿真計算.pdf

1、金剛石獨特的晶體結(jié)構(gòu)、物理、化學(xué)、機械特性，使其在先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，特別在精密和超精密加工領(lǐng)域里，被認(rèn)為是理想的刀具切削材料。而在金剛石研磨過程中，來源于機床內(nèi)外部的振動干擾使金剛石與研磨盤之間產(chǎn)生多余的相對運動使研磨表面無法達(dá)到所需的加工精度，但完全抑制振動是很困難的，加工過程本身也產(chǎn)生力的波動，同時過分地提高機床的精度與抑制振源強度會導(dǎo)致設(shè)備的復(fù)雜化和成本的提高。
　　 為了減小金剛石在研磨過程中所受到振動

2、沖擊，本文采用彈性浮動研磨的方式，就是在傳統(tǒng)機械研磨基礎(chǔ)上引入了彈性梁與彈性墊，通過彈性梁與彈性墊材料的彈性變形作用將剛性系統(tǒng)改裝成剛?cè)狁詈舷到y(tǒng)，增加系統(tǒng)的柔性，來吸收在研磨過程中所產(chǎn)生的振動沖擊，減少振動沖擊對研磨表面質(zhì)量的影響，但引用彈性浮動裝置，工藝參數(shù)將發(fā)生改變，在主軸轉(zhuǎn)速與研磨壓力的作用下引起金剛石與研磨盤之間的接觸載荷變化，彈性墊的彈性變形引起研磨盤、彈性墊、轉(zhuǎn)盤之間的安裝誤差和平面度誤差從而使金剛石在垂直方向上產(chǎn)生綜合跳動

3、，因此本文從實驗與仿真的角度來研究這些因素對彈性浮動研磨振動的影響。
　　 首先從彈性浮動原理出發(fā)，建立了該研磨機的二自由度耦合模型，對金剛石研磨表面所受到的振動進(jìn)行力學(xué)分析，探討了研磨表面在彈性浮動研磨加工過程中振動沖擊主要影響因素，并搭建金剛石的研磨實驗平臺以及加速度信號采集裝置，通過單因素實驗方法分析討論了剛度、研磨壓力、研磨速度對金剛石在垂直方向上的振動量影響，并運用正交試驗的方法分析了三個工藝參數(shù)對金剛石振動的影響程度

4、及工藝參數(shù)之間關(guān)系。
　　 其次，介紹了接觸載荷與金剛石研磨振動之間的關(guān)系，通過二自由度耦合模型的中間彈簧接觸剛度K3來考察接觸載荷的大小，對接觸剛度K3的無阻尼與阻尼狀態(tài)的進(jìn)行理論分析。運用實驗的手段分別計算出各個單自由度單元的各個參數(shù)，如K1、K2、C1、C2，再通過實驗與Matlab/Simulink仿真相結(jié)合的方法計算出中間接觸剛度K3的值，并通過無阻尼的狀態(tài)來進(jìn)行理論上的驗證，在此基礎(chǔ)上分析了接觸壓力與剛度對接觸載荷的

5、影響，最后通過仿真分析了接觸剛度對兩者之間的相對加速度大小的影響，并通過實驗觀察金剛石表面形貌來反應(yīng)接觸載荷變化對研磨表面質(zhì)量的影響。
　　 最后，通過三維軟件Pro/E建立彈性浮動研磨機的三維實體模型，對該模型進(jìn)行簡化，將其導(dǎo)入到ADAMS/View中，對零件屬性及之間的約束、驅(qū)動激勵、接觸參數(shù)等進(jìn)行定義，完成了研磨機模型的建立，再運用ADAMS/AutoFlex功能模塊將彈性梁、彈性墊進(jìn)行柔性化，形成彈性浮動研磨機金剛石綜合