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寧波諾丁漢大學(xué)在低剛度零件超精密磨削領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)技術(shù)突破
閱讀：55 發(fā)布時間：2022-3-19近日，寧波諾丁漢大學(xué)聯(lián)合英國諾丁漢大學(xué)和日本京都大學(xué)在機(jī)械制造領(lǐng)域國際期刊International Journal of Machine Tools and Manufacture上發(fā)表題為《Controlling of Compliant Grinding for Low-rigidity Components》的研究成果，揭示了柔性磨削過程中零件剛度對材料去除的影響機(jī)制，提出了一種時變協(xié)同控制方法，實(shí)現(xiàn)了磨具工件雙柔性情況下的材料均一去除，在保證低剛度零件初始幾何型面的前提下，提高了加工精度。該文同學(xué)作者為寧波諾丁漢大學(xué)博士研究生楊悅（導(dǎo)師李灝楠教授、廖志榮博士），通訊作者為英國諾丁漢大學(xué)Dragos Axinte教授。
砂布絲輪,花蝶頁輪,加厚千頁輪,帶柄頁輪,碳化硅千頁輪,棕剛玉千頁輪
以薄壁結(jié)構(gòu)為代表的低剛度零件被廣泛應(yīng)用于航空航天、生物醫(yī)療、電子科技以及車輛工程等領(lǐng)域，而磨削作為型面保證的最后加工道次扮演重要角色。目前，使用剛性磨具加工低剛度薄壁結(jié)構(gòu)以及使用柔性磨具加工高剛性零件等單柔性體加工過程已獲廣泛研究。但是，對于低剛度零件柔性工具磨削的雙柔性體磨削過程鮮有研究。
針對此問題，研究團(tuán)隊(duì)以圓形平薄板（工件）和近半球柔性磨頭（磨具）為例（），針對工件對稱/非對稱加載情況（），建立了工件-磨具雙柔性體接觸變形模型，獲得了輸入磨具下壓量-實(shí)際磨具變形-工件變形三者間關(guān)系。結(jié)果顯示，低剛度工件與柔性磨具變形量具有時變與位變特性（），因此會導(dǎo)致傳統(tǒng)恒定壓量磨削中材料去除一致性差。
基于此，本文提出了一種時變協(xié)同下壓量控制策略，以獲得恒定的材料去除率，原理圖如所示。
砂布絲輪,花蝶頁輪,加厚千頁輪,帶柄頁輪,碳化硅千頁輪,棕剛玉千頁輪
為驗(yàn)證這種策略的有效性，研究團(tuán)隊(duì)分別進(jìn)行了不同位置定點(diǎn)與連續(xù)磨削實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在定點(diǎn)磨削時（），隨磨削位置從工件中心向邊緣移動/下壓量增大，材料去除率逐漸增大，法向磨削力增大，實(shí)際工件-磨具接觸區(qū)增大。在連續(xù)磨削時（），采用傳統(tǒng)恒定下壓量將獲得中間高邊緣低的磨削表面。但是，采用本方法計(jì)算得到的時變下壓量，可獲得平整且接近理想去除深度的磨后表面。
雖上述研究以磨削過程為例，但所提出的時變協(xié)同控制策略可以作為一種通用控制方法應(yīng)用到其他包含雙柔性體的加工過程中，在提高低剛度零件加工精度方面具有一定的參考價值和工程應(yīng)用前景。
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