1.一种二元超声振动辅助磨削工件表面的仿真方法,其特征在于,包括以下步骤:
step1:构建砂轮磨粒分布模型:在砂轮端面表面建立一个三维坐标系,其中,XY平面直角坐标系表示砂轮端面,砂轮进给方向为X轴,垂直于进给方向为Y轴,砂轮的轴线为Z轴,在砂轮端面上设置磨粒;
step2:构建超声振动辅助下多磨粒同时运动的仿真轨迹:step1中构建的砂轮端面上的某一磨粒的顶点随时间变化的运动轨迹通过公式计算,其中,ωr为砂
轮角速度,C为振动频率倍数,A1为工件受到X轴方向上的超声振动振幅,A2为工件受到Y轴方向上的超声振动振幅,A3为砂轮受到Z轴方向上超声振动振幅, 分别为X轴、Y轴、Z轴方向超声振幅相位角,r为磨粒到砂轮中心距离,hg为磨粒高度,vr为砂轮转速,vf为进给速度,t为工作时长,f为X轴和Y轴方向的超声振动的频率;
step3:获取工件表面离散形貌:将step2中所得的所有磨粒轨迹根据需要保留同一坐标处的最低点,将磨粒轨迹数据离散成点,形成拟合平面;
step4:模拟工件表面仿真形貌。
2.根据权利要求1所述的二元超声振动辅助磨削工件表面的仿真方法,其特征在于,在step1中,假设砂轮的半径为R,砂轮上设有用于分布磨粒的圆环状磨粒带,所述磨粒带的内圆半径为R1,外圆半径为R,将所述磨粒带按角度等分成2n个区域,n个所述区域内设有磨粒,相邻两个具有磨粒的区域之间设置一个不具有磨粒的区域。
3.根据权利要求2所述的二元超声振动辅助磨削工件表面的仿真方法,其特征在于,任一设有磨粒的区域内,磨粒以多个同心圆的形式分布,相邻两个同心圆的间距为ΔR,任一圆上的多个磨粒沿圆周均匀分布且所占空间对应的圆心角为θ。
4.根据权利要求3所述的二元超声振动辅助磨削工件表面的仿真方法,其特征在于,在step2中,磨粒到砂轮中心距离的计算公式为:r=R1+ΔR·i,其中,i为步长。
5.根据权利要求3所述的二元超声振动辅助磨削工件表面的仿真方法,其特征在于,任一设有磨粒的区域内,相邻两颗磨粒之间的距离通过以下公式计算:其中Lg是磨粒间隔距离,vf是进给速度,vs是砂轮线速度,R为砂轮半径。
6.根据权利要求1所述的二元超声振动辅助磨削工件表面的仿真方法,其特征在于,在step2中,f大于5000Hz。
7.根据权利要求1所述的二元超声振动辅助磨削工件表面的仿真方法,其特征在于,在step3中,通过view函数和axis函数截取指定平面以及视角,在截取的局部图像中进行局部分析,将该指定区域内的磨粒轨迹数据离散成点,形成拟合平面。
8.根据权利要求1所述的二元超声振动辅助磨削工件表面的仿真方法,其特征在于,在step4中,griddata函数插入step3所得的散点数据,并用linspace以及V4插值法模拟出加工工件表面形貌。