趙如意

摘 要：文章基于Inventor的零部件建模功能，將幾種球面研磨的形式構(gòu)成轉(zhuǎn)換為適合機構(gòu)仿真的Inventor零部件；基于Inventor的機構(gòu)運動仿真功能，探索出球面研磨磨粒運動痕跡，并對幾種磨粒運動痕跡進行分析，指出不同球面研磨的形式特點及其對球面表面粗糙度和幾何精度的影響。

關(guān)鍵詞：球面；范成研磨；超精研磨；Inventor；運動仿真

1 零件球面工藝概述

零件球面成形通常經(jīng)過精車、精磨工藝而成，其表面加工痕跡是繞一固定軸單向回轉(zhuǎn)，故其表面粗糙度和幾何精度較差，如圖1所示。

為提高零件球面表面粗糙度和幾何精度，通常需要對其研磨。目前，球面研磨的形式有定軸范成研磨、復(fù)擺范成研磨、復(fù)擺超精研磨等3種方式（見圖2—4）。

1.1 定軸范成研磨

該形式為零件球面定軸旋轉(zhuǎn)，油石圈繞球面正交軸旋轉(zhuǎn)，油石圈端面壓在零件球面上研磨，其磨粒在球面運動痕跡由油石圈與球面兩種圓周運動復(fù)合而成。

1.2 復(fù)擺范成研磨

該形式為零件球面定軸旋轉(zhuǎn)，油石圈繞過球心軸旋轉(zhuǎn)同時該軸又繞另一過球心正交軸往復(fù)擺動，油石圈端面壓在零件球面上研磨，其磨粒在球面運動痕跡由油石圈轉(zhuǎn)動和擺動與球面轉(zhuǎn)動3種圓周運動復(fù)合而成。

1.3 復(fù)擺超精研磨

該形式為零件球面定軸旋轉(zhuǎn)，油石條繞過球心正交軸往復(fù)擺動，油石條端面壓在零件球面上研磨，其磨粒在球面運動痕跡由油石圈轉(zhuǎn)動和擺動與球面轉(zhuǎn)動3種圓周運動復(fù)合而成。

為探索出球面研磨磨粒運動痕跡，需應(yīng)用三維設(shè)計軟件Inventor零部件建模功能，對球面研磨的形式進行機構(gòu)零部件轉(zhuǎn)化。

2 創(chuàng)建研磨形式的Inventor零部件

2.1 創(chuàng)建研磨形式的Inventor零件

進入Inventor新建零件界面，創(chuàng)建研磨形式的組成部分為Inventor零件。

將圖2中的球面創(chuàng)建成圖5所示定軸球面零件；將圖3—4中的球面創(chuàng)建成圖6所示擺軸球面零件。

將圖2—3中的油石圈及磨粒創(chuàng)建成圖7所示油石圈零件；將圖4中的油石條及磨粒創(chuàng)建成圖8所示油石條零件。

2.2 創(chuàng)建研磨形式的Inventor部件

進入Inventor新建部件界面，創(chuàng)建研磨形式的組成部分為Inventor部件。將圖3—4中的復(fù)擺向創(chuàng)建成圖9所示曲柄連桿擺桿機構(gòu)。

將上述零件和機構(gòu)進行裝配，分別創(chuàng)建出如圖10—12研磨形式的部件。

3 創(chuàng)建研磨形式Inventor機構(gòu)仿真

3.1 創(chuàng)建零件之間的運動約束關(guān)系

在Inventor部件界面上，對已添加裝配約束的部件再次已添加運動約束，即分別對圖10—12部件中的球面零件和油石零件添加運動約束，如圖13所示。

3.2 創(chuàng)建部件運動仿真

在Inventor部件界面環(huán)境菜單下單擊按鈕進入Inventor仿真界面。Inventor自動將裝配約束轉(zhuǎn)換為運動類型，進行適當設(shè)置后即可進行仿真作業(yè)，如圖14所示。

分別對圖10—12部件進行仿真作業(yè)，可得到圖15—17部件磨粒運動痕跡。

4 球面研磨磨粒痕跡分析

由圖15—16可以看出，定軸范成研磨與復(fù)擺范成研磨磨粒痕跡為圓周弧面螺旋線，其圓周弧面線與圖1的表面加工痕跡有投影重合，對表面加工痕跡去除困難，可能出現(xiàn)球面幾何精度下降的現(xiàn)象。

由圖17可以看出，復(fù)擺超精研磨磨粒痕跡為弧面正弦線，當其頻率足夠高時正弦線與圖1的表面加工痕跡接近正交，無投影重合；該方式對表面加工痕跡去除效率高，可提升球面幾何精度。

5 結(jié)語

基于Inventor的零部件建模和機構(gòu)運動仿真功能，可以準確直觀地探索出球面研磨磨粒運動痕跡，為球面研磨方式分析提供重要依據(jù)。

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