1.一种轴承套圈外圆磨削的磨削力测量方法,其特征在于:步骤如下:S1、针对磨削轴承套圈的电磁无心夹具,在前后两个支撑上分别安装测力传感器,用于测量对应支撑点的支撑力;
S2、将轴承套圈安装在电磁无心夹具端面,通过磁极吸附住轴承套圈的端面,并通过前后两个支撑定位轴承套圈,启动主轴旋转;
S3、在砂轮尚未接触到轴承套圈情况下,轴承套圈不受砂轮磨削力,待轴承套圈转动达到稳定状态,记录此时前后支撑上测力传感器的测力数据,通过方程计算出电磁无心夹具对轴承套圈端面作用的围绕轴承套圈中心旋转的和力矩;
计算过程为:以轴承套圈端面中心为原点,水平方向为x轴,竖直方向为y轴,建立平面直角坐标系;
建立平面任意力系的平衡方程为
‑f31cos(α+β)+F1sinθ+μ1f21sinα=f21cosα+μ2f31sin(α+β) (3)f21sinα+f31sin(α+β)‑μ2f31cos(α+β)=F1cosθ+μ1f21cosα+mg (4)M0+F1·e‑μ1f21·R‑μ2f31·R=0 (5)由(1)‑(5)式得:
S4、在砂轮接触轴承套圈磨削情况下,轴承套圈承受砂轮的法向磨削力和切向磨削力,待轴承套圈和砂轮转动达到稳定状态时,记录此时前后支撑上测力传感器的测力数据,结合两次测量的数据,通过方程计算出磨削时轴承套圈承受的砂轮法向磨削力和切向磨削力;
计算过程为:以轴承套圈端面中心为原点,水平方向为x轴,竖直方向为y轴,建立平面直角坐标系,O1、O2分别为轴承套圈和主轴的回转中心,建立平面任意力系的平衡方程为
‑f32cos(α+β)+F11sinθ+μ1f22sinα+Fn=f22cosα+μ2f32sin(α+β) (9)f22sinα+f32sin(α+β)‑μ2f32cos(α+β)=F11cosθ+μ1f22cosα+mg+Ft (10)M0+F11·e+Ft·R‑μ1f22·R‑μ2f32·R=0 (11)由(7)‑(11)式得:
切向磨削力
法向磨削力
式中,
F1为砂轮未接触轴承套圈时磁极端面对轴承套圈产生的摩擦合力;
F11为砂轮接触轴承套圈时磁极端面对轴承套圈产生的摩擦合力;
F21、F31分别为砂轮未接触轴承套圈时前后支撑上传感器所测支撑力;
F22、F32分别为砂轮接触轴承套圈时前后支撑上传感器所测支撑力;
f21、f31分别为砂轮未接触轴承套圈时前后支撑上法向支撑力;
f22、f32分别为砂轮接触轴承套圈时前后支撑上法向支撑力;
μ1、μ2分别为前后支撑的摩擦因数;
Fn为法向磨削力,Ft为切向磨削力;
M0为磁极端面绕中心顺时针方向的合力矩;
α为前撑与水平方向的夹角;
β为前后支撑间的夹角;
θ为偏心距与水平方向的夹角;
e为偏心距;
R为工件外圆半径;
m为轴承套圈的质量;
g为重力加速度。
2.根据权利要求1所述的一种轴承套圈外圆磨削的磨削力测量方法,其特征在于:在S1和S2步骤中,所述的前后两个支撑,其通过调整机构控制其位置和倾斜角度的变化。
3.根据权利要求1所述的一种轴承套圈外圆磨削的磨削力测量方法,其特征在于:在S4步骤中,所述的轴承套圈和砂轮转动达到稳定状态,具体过程为:轴承套圈在主轴转动带动下围绕其轴心旋转时,由于偏心量的存在以及前后支撑的阻碍作用,轴承套圈和磁极端面之间会发生相对滑动,滑动过程中,轴承套圈受到的摩擦合力迫使轴承套圈紧贴在前后支撑上,摩擦力矩则使轴承套圈围绕自身中心旋转。
4.根据权利要求1所述的一种轴承套圈外圆磨削的磨削力测量方法,其特征在于:在S3和S4步骤中,根据测力传感器获得数据,通过平面内两正交方向的受力平衡方程以及回转扭矩平衡方程,计算出电磁无心夹具对轴承套圈端面作用的围绕轴承套圈中心旋转的和力矩。
5.根据权利要求1所述的一种轴承套圈外圆磨削的磨削力测量方法,其特征在于:在S4步骤中,根据两次测量的数据,通过平面内两正交方向的受力平衡方程以及回转扭矩平衡方程,计算出磨削时套圈承受的砂轮法向磨削力和切向磨削力。