螺杆转子砂带磨削装置开发及材料去除率预测

doi:10.3969/j.issn.1004-132X.2021.17.006

中国机械工程 ›› 2021, Vol. 32 ›› Issue (17): 2055-2062.DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2021.17.006

螺杆转子砂带磨削装置开发及材料去除率预测

杨赫然1，2;何源1，2;孙兴伟1，2;董祉序1，2 ;乔赫廷1

1.沈阳工业大学机械工程学院，沈阳，110870
2.辽宁省复杂曲面数控制造技术重点实验室，沈阳，110870

出版日期:2021-09-10 发布日期:2021-09-24
通讯作者: 孙兴伟（通信作者），女，1970年生，教授、博士研究生导师。研究方向为数控装备及理论。E-mail：sunxingw@126.com。
作者简介:杨赫然，男，1983年生，博士、讲师。研究方向为复杂曲面精密制造。E-mail：yangheran@sut.edu.cn。
基金资助:
国家自然科学基金(51505298)；
辽宁省自然科学基金指导计划 (2019-ZD-0206)；
辽宁省“兴辽英才计划”（XLYC1905003）

Development of Belt Grinding Devices for Screw Rotor and Prediction of Material Removal Rates

YANG Heran1，2;HE Yuan1，2;SUN Xingwei1，2;DONG Zhixu1，2;QIAO Heting1

1.College of Mechanical Engineering，Shenyang University of Technology，Shenyang，110870
2.Key Laboratory of Numerical Control Manufacturing Technology for Complex Surfaces of Liaoning Province，Shenyang，110870

Online:2021-09-10 Published:2021-09-24

摘要/Abstract

摘要： 为实现螺杆转子表面磨削材料的均匀去除，开发了一种新型砂带磨削装置，该装置由接触轮式及自由式砂带磨削工具组成。针对磨削工具与工件的接触特点分别采用半解析法及几何近似法建立接触模型，获得接触区域内接触应力分布规律。提出了基于ThunderGBM算法的材料去除率预测模型，以接触应力及磨削工艺参数作为输入，对螺杆转子砂带磨削材料去除率进行了预测，然后针对五头螺杆转子设计并实施了磨削实验。实验数据与数值计算结果的对比表明提出的去除率预测模型具有较高的准确性与有效性。

关键词: 螺杆转子, 砂带磨削, 材料去除率, ThunderGBM算法

Abstract: In order to achieve the uniform removal of grinding materials on the surfaces of screw rotor， a new type of abrasive belt grinding device was developed， which was composed of contact wheel type and free type abrasive belt grinding tools. According to the contact characteristics of grinding tool and workpiece， the contact model was established by semi analytical method and geometric approximation method respectively， and the contact stress distribution laws in the contact areas were obtained. The material removal rate prediction model was proposed based on the ThunderGBM algorithm， the contact stress and grinding process parameters were used as inputs to predict the material removal rate of the screw rotors in belt grinding. The grinding experiment was designed and implemented for the five head screw rotor. The comparisons between experimental data and numerical results show that the proposed model has high accuracy and effectiveness.

Key words: screw rotor, belt grinding, material removal rate, ThunderGBM algorithm

中图分类号:

TH161

杨赫然, 何源, 孙兴伟, 董祉序, 乔赫廷. 螺杆转子砂带磨削装置开发及材料去除率预测[J]. 中国机械工程, 2021, 32(17): 2055-2062.

YANG Heran, HE Yuan, SUN Xingwei, DONG Zhixu, QIAO Heting. Development of Belt Grinding Devices for Screw Rotor and Prediction of Material Removal Rates[J]. China Mechanical Engineering, 2021, 32(17): 2055-2062.

导出引用管理器 EndNote|Ris|BibTeX

链接本文: http://www.cmemo.org.cn/CN/10.3969/j.issn.1004-132X.2021.17.006

http://www.cmemo.org.cn/CN/Y2021/V32/I17/2055

参考文献

［1］姚斌，卢杰，蔡志钦，等. 螺杆转子成形磨削用砂轮廓形的包络-像素设计方法［J］. 西安交通大学学报， 2020， 54（2）：16-23.
YAO Bin， LU Jie， CAI Zhiqin， et al. Envelope-Pixel Design for Generating Grinding Wheel Profile in Forming Screw Rotor［J］. Journal of Xian Jiaotong University， 2020， 54（2）：16-23.
［2］王品章. 发动机叶片机器人磨抛系统关键技术研究［D］. 南京：南京航空航天大学， 2019.
WANG Pinzhang. Research on Key Technology of Blade Grinding and Polishing Robot System［D］. Nanjing：Nanjing University of Aeronautics and Astronautics， 2019.
［3］ZHE H， JIANYONG L， YUEMING L， et al. Investigating the Effects of Contact Pressure on Rail Material Abrasive Belt Grinding Performance［J］. International Journal of Advanced Manufacturing Technology， 2017， 93（10）：1-8.
［4］孙聪，李清良，修世超，等. 端面磨削加工工件表面材料的去除机理［J］. 东北大学学报（自然科学版）， 2020， 41（3）：393-398.
SUN Cong， LI Qingliang， XIU Shichao， et al. Workpieces Surface Material Removal Mechanism of Disc Grinding［J］. Journal of Northeastern University（ Natural Science）， 2020， 41（3）：393-398.
［5］PANDIYAN V， CAESARENDRA W， TJAHJOWIDODO T， et al. Predictive Modelling and Analysis of Process Parameters on Material Removal Characteristics in Abrasive Belt Grinding Process［J］. Applied Sciences， 2017， 7（ 4）：363.
［6］张广鹏，任利娟，王启文. 基于图像信息的砂带磨削材料去除率预测模型［J］. 仪器仪表学报， 2019， 40（12）：127-134.
ZHANG Guangpeng， REN Lijuan， WANG Qiwen. Image-based Prediction Model for Material Removal Rate of Abrasive Belt Grinding［J］. Chinese Journal of Scientific Instrument， 2019， 40（12）：127-134.
［7］商维，张沭玥，郭俊，等. 基于虚拟砂轮建模的钢轨打磨材料去除仿真研究［J］. 机械工程学报， 2018， 54（4）：30-36.
SHANG Wei， ZHANG Shuyue， GUO Jun， et al. Simulation Study on Material Removal of Rail Grinding Based on Virtual Grinding Wheel Modeling［J］. Journal of Mechanical Engineering， 2018， 54（4）：30-36.
［8］BAI Z H， LIU Y X， LIU F， et al. Design of Strip Edge Grinding Device for Finishing Line［J］. Iron & Steel， 2017， 52（1）：98-104.
［9］WEN Z， SHI J， HE B， et al. Exploiting GPUs for Efficient Gradient Boosting Decision Tree Training［J］. IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems， 2019， 30（12）：2706-2717.
［10］GILLIOT M. Semi-analytical Method for n-k Inversion of Ellipsometry Data［J］. Applied Optics， 2019， 58（4）：800-805.
［11］CIMMINO M. Semi-Analytical Method for g-Function Calculation of Bore Fields with Series-and Parallel-connected Boreholes［J］. Science and Technology for the Built Environment， 2019， 25（8）：1007-1022.
［12］WEN ZY， HE BS， RAMAMOHANARAO K， et al. Efficient Gradient Boosted Decision Tree Training on GPUs［C］∥ IEEE International Parallel and Distributed Processing Symposium IPDPS. Vancouver， 2018：234-243.

[1]	张其聪, 姜晨, 叶卉, 申岭鑫, 矫梦蝶. 动压辅助非牛顿流体抛光工具设计与工艺研究[J]. 中国机械工程, 2023, 34(23): 2805-2811，2823.
[2]	贾志新, 张凯悦, 王津. 聚晶金刚石的混铁粉电火花加工方法研究[J]. 中国机械工程, 2023, 34(22): 2684-2692.
[3]	迟玉伦, 武子轩. 基于磨削热变形分析的切入式外圆磨削去除率的修正模型与实验研究[J]. 中国机械工程, 2023, 34(15): 1778-1788.
[4]	陈庚, 向华, 叶寒, 肖飞. 考虑法向接触力变化的机器人砂带磨削参数研究[J]. 中国机械工程, 2023, 34(07): 803-811，820.
[5]	李鸿宇, 黄向明, 明阳, 李希扬, 曾清, 周东栋. 磁场辅助剪切增稠流体抛光硬质合金刀片的仿真与实验研究[J]. 中国机械工程, 2023, 34(06): 650-659.
[6]	吴柯, 陆新明, MEHMOOD Awais, 周立波, 袁巨龙. 基于固结磨粒的单晶蓝宝石自旋转磨削加工方法[J]. 中国机械工程, 2021, 32(16): 2002-2007，2015.
[7]	李钧亮;王时龙;王四宝;夏长久. 基于工件材料去除率的滚齿机床能耗模型[J]. 中国机械工程, 2020, 31(21): 2626-2631.
[8]	黄云;甲花索朗;肖贵坚. 镍铝青铜合金仿生表面的砂带磨削及其降噪特性[J]. 中国机械工程, 2020, 31(20): 2497-2504,2511.
[9]	郗枫飞;曾晰;计时鸣;陈国达. 光催化条件下钴基合金材料去除方法[J]. 中国机械工程, 2020, 31(06): 662-669.
[10]	段练1,2;黄云1,2;邹莱1,2. 机器人砂带磨削GH4169镍基高温合金表面完整性研究[J]. 中国机械工程, 2019, 30(17): 2044-2050.
[11]	何雪明, 陈泽华, 武美萍, 张荣 . 基于全生命周期的螺杆转子刀具设计研究[J]. 中国机械工程, 2016, 27(18): 2415-2423.
[12]	路勇, 黄云, 尹咸, 陈育辉, . Cu-3镍铜合金砂带磨削试验研究[J]. 中国机械工程, 2015, 26(2): 167-170,177.
[13]	黄亦申, 赵彬善, 黄水泉, 游红武, 许雪峰. 脉冲磁场辅助磁性复合磨粒化学机械抛光技术及其加工试验研究[J]. 中国机械工程, 2014, 25(9): 1175-1179,1238.
[14]	姜晨, 李郝林, 麦云飞. 基于声发射信号的外圆切入磨削去除率监测[J]. 中国机械工程, 2013, 24(22): 2992-2996.
[15]	魏静, 孙旭建, 孙伟. 双螺杆转子结构特性流固耦合数值模拟[J]. 中国机械工程, 2012, 23(18): 2228-2233.

螺杆转子砂带磨削装置开发及材料去除率预测

Development of Belt Grinding Devices for Screw Rotor and Prediction of Material Removal Rates

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics