數控外圓磨床(遠銷杭州/上虞/北京/上海等全國各地)
更新時間：2025-07-17 點擊次數：3次
近三十年來，有關磨削力的研究倍受學者關注。圖 9 所示為進行外圓縱向磨削時磨削力分力示意圖。其中，Fn 與 Ft 分別為磨削力沿法向及切向分力，Fs 為磨削力沿縱向進給方向分力。Ft 決定了磨 削時有效功率的消耗， Fs 為砂輪與工件沿縱向進給方向產生的相互作用力，其數值大小遠小于 Ft 和 Fn 。
目前，磨削力求解計算公式主要包括基于磨削實驗數據的磨削力經驗公式以及基于理論解析法建立的磨削力公式。由于經驗公式只能對磨削力進行簡單估計，其計算得到的磨削力誤差較大，故丁寧等從砂輪單一磨粒的切削狀態出發，確定了基于磨削機理的外圓縱向磨削力模型。
如圖 10 所示為磨削力仿真結果與磨削力實測結果對比曲線，其中紅色曲線為零件各位置實際去除深度，黑色和藍色曲線分別為磨削力實際值擬合曲線及仿真計算結果。從圖中可以看出，磨削力仿真結果與實際測量結果數值大小基本保持一致，通過計算，得到磨削力最大相對誤差為 15.41%，平均相對誤差為 4.82%，故磨削力仿真模型計算結果滿足精度要求。
引起零件直徑加工誤差以及圓柱度誤差的本質原因為零件各位置實際磨削深度不等于機器的指令磨削深度，為了降低外圓縱向磨削時零件直徑加工誤差以及圓柱度誤差以提高磨削質量，需要使零件各位置實際去除量恒定并且與指令磨削深度相等。
由式(3)可以分析出，磨削力主要受工件及砂輪規格屬性以及磨削參數影響，對于同一磨削系統，當零件材料屬性及尺寸規格不變時，磨削力僅受磨削工藝參數影響。如圖 11 所示為磨削力與實際磨削深度相關性散點圖，圖中黑色圓形代表實際磨削深度及磨削力大小，藍色實線為磨削力關于磨削深度的擬合曲線，可以發現磨削深度在0.005mm到0.04mm時，磨削力與工件表面材料實際去除深度呈線性正相關， 擬合曲線相關性系數 R 為 0.97906。故可以得到如下結論：零件各位置的磨削力大小能夠從側面反映出實際磨削深度的大小。
在進行外圓縱向磨削加工時，可根據磨削力大小判斷各磨削位置的實際去除深度是否相同。綜上， 磨削力與磨削加工精度的相互影響關系可總結如圖 12 所示，若零件各位置磨削力恒定，則零件尺寸精度及圓柱度精度相對較高；反之，如果零件各位置磨削力不同并且變化范圍較大，則零件加工精度較低。
使用數控外圓磨床進行磨削參數的優化實驗，該磨床具體技術指標參數已在前文進行了詳細介紹。磨削工件信息為：直徑為 50 mm (49.554 mm)，長度為 500 mm，工件材料 為 45 號鋼。磨削工藝參數信息為：指令磨削深度為 0.04 mm，砂輪線速度為 35 m/s，工件線速度為 0.3 m/s， 縱向進給速度為 5 m/s，總磨削深度為 0.16 mm。
首先將磨削零件沿軸向等距(10 mm)取50 個點并對各位置實際去除量進行測量計算，其次按照磨削 深度的優化流程并借助 Matlab 軟件進行計算，得到各離散點處原始磨削力和修正后的磨削力如圖 14 所示，以及原始指令進給深度和優化后的指令進給深度如圖 15 所示。
將優化后的磨削深度輸入到數控系統進行磨削加工，即按照圖15結果：第一段指令磨削深度為0.0438 mm，第二段為0.0440 mm，以此類推，第50段指令磨削深度為0.0593 mm。如圖16所示，進行4次縱向磨削后對零件上9個等間距位置的直徑進行測量，其中零件理論加工后直徑為49.224 mm。
如表 3 所示為指令磨削深度優化前后對應的零件加工精度計算結果，從表中可以看出，磨削參數優化后的零件加工誤差均有明顯的降低，其中平均直徑誤差和圓柱度誤差分別降低了 37.76%和 55.65%，故基于恒定磨削力控制技術的磨削參數優化結果能夠有效提升零件的加工精度。
為對外圓縱向磨削參數進行優化以提高零件的加工精度，首先就磨削參數對加工精度的影響進行了實驗分析，結果表明：磨削加工精度主要受磨削深度的影響。其次，基于磨削力模型對磨削力與加工精 度相互影響進行分析，得到磨削力與實際磨削深度呈正相關關系的結論，據此，提出了基于恒力磨削的 指令進給深度優化策略。最后，對磨削參數優化結果進行了實驗驗證，結果表明該優化方法能夠有效提 升零件精度大幅度提升，其中平均直徑誤差降低了 37.76%，圓柱度誤差降低了 55.65%。
