关键词:
单点金刚石
磨削稳定性
聚类分析
表面质量
表面粗糙度
摘要:
硬质模具钢磨削过程中,加工深度的变化会引起磨削力变化,导致其加工状态不稳定。采用大颗粒单点金刚石磨削硬质模具钢,基于其加工表面的形貌特征分析磨削过程的动态特性及稳定性,探究工艺参数对加工效率和表面质量的影响,以实现其高效率高质量的磨削加工。首先,对单点金刚石磨削系统进行动力学建模,采用加速度传感器测量磨削振动信号并进行工作模态分析,求解磨削系统的固有频率和阻尼比。然后,基于不同加工工况的表面波纹度和表面粗糙度数据,关联进给深度和砂轮转速与稳定工况时的数据聚类,且与磨削稳定时的叶瓣图区域匹配,拟合出磨削系统刚度和磨削力系数,构建稳定磨削过程中的进给深度和砂轮转速实时调控区域。最后,通过模具钢的磨削实验验证及分析其加工效率和质量。结果表明:磨削过程的模态分析与加工表面形貌特征的聚类匹配能够映射磨削稳定域的加工工艺参数;在磨削稳定域内,采用更大的材料去除率可将模具钢的平均表面波纹度从1.203μm降低到0.635μm,平均表面粗糙度从0.267μm降低到0.143μm;且在相同的材料去除量下,磨削稳定域加工的模具钢表面粗糙度平均下降74%。因此,在加工过程中依据加工表面特征化的磨削稳定域实时调整进给深度和砂轮转速,可同时提高工件的加工质量和效率。