主轴式滚磨光整加工接触力修正系数研究

王娜^1,2，杨胜强^1,2，曹波^1,2，赵婷婷³

1. 太原理工大学机械与运载工程学院2. 精密加工山西省重点实验室3. Zienkiewicz Centre for Computational Engineering,College of Engineering,Swansea University,Bay Campus

摘 要：高端装备关重件多采用主轴式滚磨光整加工提高零件表面完整性,传统的用反复实验摸索滚磨光整工艺的办法存在工件提供难或数量少的实际问题。基于EDEM仿真主轴式滚磨光整加工可以为工艺制定提供有效的帮助,但模拟仿真与实际工况的差异性尚未可知。将滚抛磨块尺寸、滚筒转速以及加工位置作为影响接触力大小的评价指标,考虑仿真模拟与实验验证的可比性,设计构建了与仿真模拟完全相同的实验装置和工艺参数环境,选用Hertz-Mindlin无滑移接触模型进行模拟仿真,探究模拟仿真与实验测试得到的工件与滚抛磨块之间的法向接触力的规律性。通过量化接触对象球径比、加工位置以及滚筒转速对于接触力的影响,推导出接触力相关修正系数的表达式,进而建立包含接触对象球径比和速位影响系数的滚抛磨块与工件之间的接触力计算公式,并验证了不同径向位置处接触力计算公式的适用性。结果表明:球径比系数在（2.6664～2.9601）之间,其值与滚抛磨块尺寸成负相关关系;速位修正系数在（0.9519～1.9097）之间;采用修正后接触力表达式进行分析计算,计算结果与实验测试结果相对误差值在（0.08～18.91）%之间,该方法可以为滚磨光整加工实际工艺磨块与工件之间接触力提供可信的计算方法。

关键词：主轴式滚磨光整加工;Hertz-Mindlin无滑移接触模型;球径比;速位修正系数;接触力;