理论教育 各因素对表面粗糙度的影响分析

各因素对表面粗糙度的影响分析

时间:2023-06-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:分析表6-2中每个单因素在不同水平时对表面粗糙度的影响规律,可以得到在不考虑交互作用的情况下,最优水平加工条件是正交化实验各因素之间的好水平组合,由此得到的本次实验最优组合为F2v2n3β2,其中:法向作用力F为10N,进给速度v为6mm/min,工具头转速n为2000r/min,工具头姿态角β为25°时,研磨效果最佳。

各因素对表面粗糙度的影响分析

分析表6-2中每个单因素在不同水平时对表面粗糙度的影响规律,可以得到在不考虑交互作用的情况下,最优水平加工条件是正交化实验各因素之间的好水平组合,由此得到的本次实验最优组合为F2v2n3β2,其中:法向作用力F为10N,进给速度v为6mm/min,工具头转速n为2000r/min,工具头姿态角β为25°时,研磨效果最佳。

结合图6-5,各因素对表面粗糙度的影响分析如下:

1)从图6-5a中可以得出:工件表面粗糙度值随着工具头转速逐渐增大体现出先下降然后再上升的变化过程,在工具头转速达到临界值前,粗糙度值单调下降,达到或超过临界值后开始单调上升。由Preston方程可知,随着接触点相对线速度增大,研磨材料去除率也成比例地增大,被加工工件表面的粗糙度最优出现在材料去除率与表面粗糙度达到一临界最佳平衡点位置。此后,研磨区内磨削头与加工的表面之间的相对线速度增大,表现在它们之间的接触表面上的剪切力也增大,虽然随着剪切力的增大,磨削力更强,对工件表面的去除作用也更大,但是超过这个临界点,将导致加工表面的粗糙度值变大。上面分析了磨削头的转速对加工表面粗糙度的影响:在同样的磨削头材料、结构和加工表面情况下,保持磨削头在临界相对线速度的附近时,可得到最好的加工表面。

2)从图6-5b中得出:工件表面粗糙度值随着法向作用力F增大而减小,当继续增大,超过它的临界值时,粗糙度值反而增大。虽然增大法向作用力F能够清除工件表面的凸峰,可以使加工表面的粗糙度值减小。随着法向作用力F的增大,工件表面与磨削头之间的接触面积变大,导致磨削头作用在工件加工表面上的剪切力和正压力增大,导致接触表面上研磨颗粒对金属的加工表面的刮除作用力也同时增大,工件表面的研磨痕迹更为明显,研磨效果将变差。(www.daowen.com)

3)从图6-5c可得出,工具头进给速度对研磨效果的影响较小,说明基于位置阻抗模型的协调控制可以满足工具头顺应被加工曲面的要求,所以取得较好的效果。

4)图6-5d给出了工具头姿态角对研磨效果的影响,在姿态角小于20°时,工具头的头部区域工作,接触区域半径小导致研磨位置线速度低,所以工件表面磨削的质量较差。当工具头的姿态角处于20°~30°之间时,加工工件的表面粗糙度值没有明显的变化,这时说明工具头姿态角的变化对表面的加工质量影响小。当姿态角超过30°时,工具头与工件表面的接触区域为圆柱面,适应被加工曲面曲率的能力降低,所以工件表面磨削的质量较差。因此,从机器人系统的结构、工具头的尺寸并结合实验数据分析,选择25°的抛光工具头姿态角的控制参数。

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