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专利号: 2023102771510
申请人: 合肥工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-30
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种基于展成磨齿蜗杆的动态磨削力仿真计算方法,其特征在于,所述仿真计算方法包括以下步骤:S1.获取蜗杆砂轮的齐次坐标矩阵;

S2.构建反映砂轮坐标系与工件坐标系之间坐标映射关系的坐标转换函数,进而将砂轮齐次坐标变换至工件坐标系中;

S3.根据加工信息和渐开线方程建立待磨削齿槽的散点云;

S4.根据所述蜗杆砂轮在工件坐标系下的齐次坐标以及所述待磨削齿槽的散点云进行模拟加工以获取加工过程中的未变形切屑点云;其中,所述未变形切屑点云的获取方法包括以下过程:S41.获取待磨削齿轮外缘形状的圆柱区域;

S42.将所述蜗杆砂轮在工件坐标系的所有数据点中位于所述圆柱区域内的数据点作为蜗杆砂轮磨削点;

S43.对所述待磨削齿槽的散点云的齐次坐标进行拟合,进而包络形成一个三维实体区域;

S44.将所有位于所述三维实体区域外的蜗杆砂轮磨削点作为未变形切屑的数据点,以此构成所述未变形切屑点云;

S5.计算所述未变形切屑点云中的数据点与所述待磨削齿槽的距离,再将所述距离进行积分处理后获得未变形切屑的横截面积,进而计算得到任一加工点的磨削力。

2.根据权利要求1所述的基于展成磨齿蜗杆的动态磨削力仿真计算方法,其特征在于,S1中,所述蜗杆砂轮的齐次坐标矩阵的获取方法包括以下过程:设定所述蜗杆砂轮轴向齿形的三维齐次坐标,以及一个用于描述螺旋变换运动的螺旋矩阵;

将所述轴向齿形的三维齐次坐标与所述螺旋矩阵进行点乘,进而获得所述蜗杆砂轮的其次坐标矩阵。

3.根据权利要求1所述的基于展成磨齿蜗杆的动态磨削力仿真计算方法,其特征在于,S2中,所述坐标转换函数的表达式为:M(t,ω,φ)=RTx(φ)·RTy(δ)·RTz(ψ)·W(t,ω)式中,W(t,ω)表示蜗杆砂轮模型上任意一点的齐次坐标,M(t,ω,φ)表示该点映射到工件坐标系上的齐次坐标;RTy(δ)表示从砂轮坐标系到一个对刀坐标系的变换矩阵;RTx(ψ)表示从对刀坐标系到机床的参考坐标系的变换矩阵;RTz(ψ)表示从机床的参考坐标系到工件坐标系下的坐标矩阵。

4.根据权利要求1所述的基于展成磨齿蜗杆的动态磨削力仿真计算方法,其特征在于,S3中,通过一个渐开线方程获得理想齿面散点的齐次坐标,再将预定磨削余量添加到所有理想齿面散点的法向方向上,最终获得待磨削齿槽的散点云。

5.根据权利要求1所述的基于展成磨齿蜗杆的动态磨削力仿真计算方法,其特征在于,S5中,任一加工点的磨削力Fc的表达公式为:式中,μ表示与砂轮磨削能力以及材料去除效率相关的固有参数;bs表示有效砂轮宽度;

k为单位面积磨削力;n为磨削过程中的摩擦影响因子;Acu为交叠面的面积;l为外圆磨削接触弧任意接触长度,s为l的积分上限;Nd(l)为外圆磨削接触弧任意接触长度l上范围内的动态磨削刃数。

6.根据权利要求5所述的基于展成磨齿蜗杆的动态磨削力仿真计算方法,其特征在于,所述外圆磨削接触弧任意接触弧长l上范围内的动态磨削刃数Nd(l)的表达公式为:式中,An为比例系数;Ce为磨粒密度;Vw和Vs分别为砂轮的线速度和工件切除速度;ap为切削深度;de为等效砂轮直径;ls为接触长度;α和β为表征磨粒在砂轮工作面上分布状态的指数。

7.根据权利要求6所述的基于展成磨齿蜗杆的动态磨削力仿真计算方法,其特征在于,对于外圆磨削,所述等效砂轮直径de的计算公式为:式中,dw为一个带有圆形表面的模拟工件的直径,且所述模拟工件用于模拟所述待加工件的渐开线齿面上任意一点处的几何形状;ds为一个带有圆形表面的模拟砂轮的直径,且所述模拟砂轮用于模拟所述蜗杆砂轮的表面。

8.一种计算机终端,其包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述程序时,实现如权利要求1至7中任意一项所述的基于展成磨齿蜗杆的动态磨削力仿真计算方法的步骤。

9.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述程序在被处理器执行时,实现如权利要求1至7中任意一项所述的基于展成磨齿蜗杆的动态磨削力仿真计算方法的步骤。

10.一种基于展成磨齿蜗杆的动态磨削力仿真计算系统,其特征在于,其应用如权利要求1至7中任意一项所述的基于展成磨齿蜗杆的动态磨削力仿真计算方法;所述动态磨削力仿真计算系统包括:数据获取模块,其用于先获取蜗杆砂轮的齐次坐标矩阵,并构建反映砂轮坐标系与工件坐标系之间坐标映射关系的坐标转换函数,将砂轮齐次坐标变换至工件坐标系中,然后根据加工信息和渐开线方程建立待磨削齿槽的散点云,进而根据所述蜗杆砂轮在工件坐标系下的齐次坐标以及所述待磨削齿槽的散点云进行模拟加工以获取加工过程中的未变形切屑点云;;以及计算模块,其用于计算所述未变形切屑点云中的数据点与所述待磨削齿槽的距离,再将所述距离进行积分处理后获得未变形切屑的横截面积,进而计算得到任一加工点的磨削力。