随着高科技对精密零件表面质量要求的逐步提高,以提高零件表面质量为目的的滚磨光整加工技术向信息化、数字化逐步迈进。主轴式滚磨光整加工技术作为光整加工技术的一种,已经被广泛使用,该技术适用于大中型盘类、轴类零件的光整加工。为填补主轴式滚磨光整加工中滚抛磨块群上界面几何形状变化的研究空白,解决工件轴向加工不均匀的问题,基于离散元法,本文主要从以下四方面进行研究:(1)针对主轴式滚磨光整加工在高转速下滚抛磨块会甩出滚筒的问题,为确定滚筒在一定转速下的最大填料高度,利用离散元法模拟主轴式滚磨光整加工过程,采用拟合曲线表征滚抛磨块群上界面的几何形状,借助正交模拟试验分析几何形状的主要影响因素,通过单因素模拟试验探究滚筒转速对几何形状的影响规律并进行实验验证。结果表明,滚抛磨块群上界面为抛物面,滚筒转速、滚抛磨块形状对抛物面几何形状有决定性影响;当其他条件一定时,不同滚筒转速下的抛物面在填料高度处近似交于一圆,圆半径为滚筒半径的5/7,基于此推导出了一定转速下筒内最大填料高度计算公式。(2)为了解滚抛磨块接触力对不锈钢工件材料去除率的影响,先后对加工角度不同的轴向短工件和轴向长工件上不同位置的材料去除率及所受的滚抛磨块接触力分别进行了实验分析和数值模拟,并将实验结果与模拟结果进行了对比分析。结果表明,对于201不锈钢工件,加工角度不同的轴向短工件的材料去除率主要受滚抛磨块切向接触力的影响,切向接触力越大,材料去除率越大,切向接触力在加工角度为45°时最大;轴向长工件上不同位置的材料去除率主要受滚抛磨块法向接触力的影响,法向接触力越大,材料去除率越大,浸入滚抛磨块中的位置越深,法向接触力越大。(3)针对工件轴向加工不均匀问题,为了解滚筒内滚抛磨块与工件之间的法向接触力的分布情况,分别对不锈钢工件上不同位置所受的滚抛磨块法向接触力、工件在不同位置处所受的滚抛磨块法向接触力以及理想情况下滚抛磨块对工件的法向接触力进行了模拟分析;分别对不锈钢工件上不同位置的材料去除量、工件在不同位置处的材料去除量进行了实验验证。结果表明,竖直工件上不同位置所受的滚抛磨块法向接触力,随距筒底距离的增加而呈开口向上的对数函数形式减小。工件在不同位置处所受的滚抛磨块法向接触力,竖直方向上随距筒底距离的增加而呈二次函数形式减小,水平方向上随距滚筒中轴线距离的增加而呈开口向上的二次函数形式增大。(4)为解决工件轴向加工不均匀的问题,分析了工件倾斜加工的可行性,并对不锈钢工件倾斜加工的加工均匀性进行了分析与验证。结果表明,在滚抛磨块法向接触力相同的两个位置点之间放置工件时,工件轴向不同位置受力较为均匀。