king3039 发表于 2011-6-18 09:27:52

平面研磨中影响工件起动力矩的因素

一、引言
研磨是光学加工中一种主要加工方法,而且常常是最终加工,因此研磨加工对光学零件的精度、质量及性能起着十分重要的作用。
对于绝大多数研磨来说,磨具由电机带动旋转,是主运动,其运动规律已知;而工件则常常是置于磨具之上,由磨具以摩擦力的形式带动旋转是一种随动.其运动是未知的。这意味着工件、磨具间的相对运动是未知的。这个运动对工件的面形精度和磨具磨损强度分布影响很大 。而工件运动是由磨具所作用的摩擦力决定的,对于工件没有移动,只有转动的情况,工件的运动主要与所受到的力矩有关。所以本文探讨研磨中,在起动瞬间影响工件起动力的因素。
二、起动力矩
平面研磨原理如图1所示。磨盘由电机通过传动机构带动以角速度ω旋转,工件置于磨盘上,工件、磨盘间有磨料层以对工件产生磨削作用。我们将磨料与磨盘一起统称为磨具。压头通过压盖将工件压向磨具,使工件和磨具间产生研磨压力,同时又限制了工件的移动,只允许工件绕压头中心回转。
为建立方程,我们先假定工件上的压力是均匀分布的,单位面积上的压力为N。而且工件、磨具间的摩擦系数为常数μ。磨具以角速度ω匀速旋转。工件半径为R1,工件回转中心为O2,磨具回转中心为O1,分别以O1和O2原点,以O1O2连线方向为x轴,建立坐标系O1X1Y1、O2X2Y2,见图2。这样我们分析工件上某一点k的受力F(注意在起动时工件为静止)
式中Vk-磨具上与工件上k点重合点的速度矢量;
Ds-k点微元面积。
整个接触面上的摩擦力对O2点产生启动力矩M为

其中,k=ω/|ω|为Z方向的单位向量,设转动力矩M与k方向一致为正。由图2知

一般来说,将式(9)代人式(6),并进行积分,就可求出起动力矩M。但事实上,I(a)是一不可积函数,所以不能求出M的解析解,只能求数值解。由式(6)和式(9)可以看出,M为工件半径R1和偏心距e的函数,即
我们利用复化梯形求积公式对式(10)进行数值计算,将计算结果绘于图3中,从而得出了M随R1和e的变化规律.
三、结果分析
从图3可以看出,不论R1和e取何值,M值恒为正。也就是说,工件起动时的旋转方向与磨具旋转方向一致;当偏心距e增大时,起动力矩减小;由于压头对工件的旋转要有阻力矩M1,如果偏心距过大,以致于使得工件受磨具作用的起动力矩M小于压头作用给工件的阻力矩M1,则工件就不能旋转,这对工件表面的平面度及磨具磨损均匀性都不利,因此在选择偏心距时,应注意不能取得太大。当工件半径R1增大时,起动力矩M增大,也就是说磨大尺寸工件时,工件容易转动,对工件表面的平面度及磨具磨损均匀性均有利,而研磨小尺寸工件时,对二者均不利。因此对小尺寸工件,如有可能,应同时研磨几个或十几个工件,即可提高研磨效率,又能较好地保证工件的面形精度。
文章关键词: 研磨、表面处理
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