1.一种求解超声振动辅助磨削的磨粒切厚分布的方法,其特征在于,包括如下步骤:
step1:提取砂轮表面磨粒的出刃高度分布信息;
step2:计算超声振动辅助磨削的磨粒运动轨迹和提取单一磨粒的完整接触区;
所述计算超声振动辅助磨削的磨粒运动轨迹具体包括如下步骤:构建一mn向二维坐标系,m向为工件前进方向,n向为砂轮径向,原点为砂轮和工件的切点,所述磨粒运动轨迹方程为式(I),通过方程式获取单一磨粒运动轨迹的一组坐标;
其中,vw为工件进给速度,vs为砂轮线速度,t表示运动时间,Am、An表示m、n方向的超声振动振幅,ω表示超声振动角频率, 表示m、n方向的超声振动初相位,dsrs=db+2dgrs,db为砂轮直径,dgrs为第r行第s列磨粒的出刃高度;
所述提取单一磨粒的完整接触区,具体定义为:砂轮转动一周,单一磨粒的运动轨迹中,当n≤ap和m≤0的轨迹区域为该磨粒的完整接触区,其中ap为磨削深度;
step3:求解超声振动辅助磨削的磨粒切厚分布,其又包括如下步骤:求解单一磨粒在完整接触区内受相邻磨粒干涉后产生的有效切厚分布特征;求解同一周的所有磨粒在完整接触区内的切厚分布特征;求解砂轮表面所有磨粒在完整接触区内的切厚分布特征;
所述求解单一磨粒在完整接触区内受相邻磨粒干涉后产生的有效切厚分布特征具体包括如下步骤:在接触长度内划分若干等分点k,计算单一磨粒在其完整接触区内等分点k对应的有效切厚值,取这一组有效切厚值中的最大值作为单一磨粒的切厚值;
所述单一磨粒在其完整接触区内等分点k对应的有效切厚值的计算方法为,所述相邻磨粒先于或者后于单一磨粒接触工件,分别计算两相邻磨粒在同一等分点k处的n向坐标,则单一磨粒在等分点k对应的切厚值定义为单一磨粒与相邻磨粒的n向坐标差值和后接触工件在此处的磨削角的乘积;
磨粒r在某一等分点k处的n向坐标nrk是通过方程式(II)先计算运动时间trk,再根据方程式(III)求解获得;
其中trk是运动时间,Am是指m方向的超声振动振幅,x0为等分点k的区间长度;
其中,nrk是磨粒r在等分点k的n向坐标;
磨粒在这一等分点k处的磨削角θrk则是根据方程式(IV)求解获得;
2.根据权利要求1所述求解超声振动辅助磨削的磨粒切厚分布的方法,其特征在于,step1中,提取砂轮表面磨粒的出刃高度分布信息中,在出刃高度变化范围内,以随机算法对每个磨粒给出对应的一个随机数据,或者采用正态分布的方式给每个磨粒赋值。
3.根据权利要求2所述求解超声振动辅助磨削的磨粒切厚分布的方法,其特征在于,所述随机算法为rand函数,每个磨粒的出刃高度h=t×(hgmax‑hgmin)+hgmin,其中t为rand函数生成一随机数,hgmax为磨粒出刃高度区间中的最大值,hgmin为磨粒出刃高度区间中的最小值。
4.根据权利要求1所述求解超声振动辅助磨削的磨粒切厚分布的方法,其特征在于,以磨粒粒径模拟所述磨粒的出刃高度,或者以磨粒沿砂轮轴向的截面形状中的最高点的高度模拟所述磨粒的出刃高度。