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轴向超声振动辅助磨削的磨削力建模研究
引言
磨削是制造业中常见的一种中高级加工工艺，其通过机械切削过程，将工件表面微小的凸起部分切除，从而得到高精度的表面.传统的磨削过程存在效率低、成本高等问题，因此，近年来人们开始注重对磨削过程的技术进行改进与升级，以提高磨削效率及质量。轴向超声振动辅助磨削便是其中一种新型的磨削方法，其在维持传统磨削加工精度的基础上，能够显著提高磨削效率及减小磨损.
本文将探讨轴向超声振动辅助技术的机理及其在磨削加工过程中对磨削力建模的影响。
一、轴向超声振动辅助技术机理
轴向超声振动辅助技术指的是在磨削过程中，通过超声振动的方式使磨削刀具产生轴向波动，从而使切削深度、切削力等切削参数得到调节、优化，实现磨削加工的高效率与高精度.
轴向超声振动辅助技术有以下三种常见形式：
1.先进轴向超声技术(AXUS)：在磨削过程中使用特殊的超声振动头，通过轴向振动改善切削深度、加工速率等加工参数，从而提高磨削加工质量.
2.轴向振动技术(AVAB)：在超声传播的过程中使用声波传递机构，在切削区域内提供轴向振动波，方便对加工工件进行磨削.
3.轴向超声辅助切削技术(ACE)：在加工过程中使用高强度超声波麻将切削力重心的位置.
以上三种形式的轴向超声振动技术都能够实现磨削过程中加工参数的调节和优化，提高加工效率和精度，从而显著降低磨削加工的成本.
二、磨削力建模在轴向超声振动辅助技术中的应用
磨削力建模被认为是磨削工艺的核心技术之一，可以更好地理解和研究磨削加工中的切削过程发生的规律.针对轴向超声振动辅助技术下磨削加工过程，其研究主要包括三个方面：
1.切削力模型
磨削工艺中的切削力是一个很重要的参数，能反映出磨削工艺的质量状态.建立起合理的切削力模型，可以直接用于磨削过程的优化设计，而使用了常规切削力模型的磨削辅助技术研究是非常困难且不准确的.
在研究AXUS辅助下的磨削加工过程中，文献[1]提出了一种通过感应式力传感器获得切削力的方法，并使用稳态切削力模型建立了切削力预测模型.他们的结果表明，通过轴向超声振动辅助技术的切削力静态指导磨削参数设置可以实现磨削过程加工效率与加工质量的有效平衡.
2.磨削温度模型
磨削过程中的温度变化是影响加工工件表面质量，进而影响产品性能的另一个重要因素.因此，建立磨削温度模型不仅能够预测温度分布，还可以为最优工艺参数的设计提供指导.
文献[2]提出了一种新型的基于传热学的水平化工具轴向超声振动辅助磨削加工温度模型，作者通过对磨削过程中各种成分进行数学分析，建立了高度精确的磨削温度变化模型.实验结果表明，该模型可实现高精度预测和控制加工温度，取得了非常显著的优化.
3.表面粗糙度模型
表面粗糙度是反映工件表面品质的一项重要的参数.建立一个合理的表面粗糙度模型可以为磨削加工的表面质量提供指导和升级.
文献[3]通过比较实验数据和理论预测结果，建立了微细轴向超声振动辅助磨削过程中表面粗糙度的精确预测模型，该模型将切削厚度、磨削导角、轴向超声振动切削界面等因素进行有力的整合，实现了高精度距离轴向超声振动辅助磨削表面粗糙度的预测.
结论
磨削力建模已经成为磨削领域关键技术的一部分，能够帮助提高磨削工艺的效率与品质.通过研究轴向超声振动辅助磨削技术中的切削力模型、磨削温度模型以及表面粗糙度模型，能够为制造业的生产与发展带来更广泛的应用前景，同时也有望进一步促进制造企业提升技术竞争力.