凹面轮廓凸轮轴成形磨削工艺研究

分析带有凹面轮廓的凸轮轴(简称凹面凸轮轴)数控磨削加工难点,提出采用大砂轮与小砂轮复合数控成形磨削凹面凸轮轴新工艺。给出了小砂轮半径的计算公式,通过计算凹面轮廓的最小曲率半径,对比判断是否需要切换砂轮。详细分析了大砂轮与小砂轮复合数控成形磨削凹面凸轮轴新工艺过程,并在CNC8325B全数控凸轮轴超高速复合磨床上进行了高速磨削加工实验,实验结果表明,该工艺方法可以实现凹面凸轮轴轮廓的磨削成形加工,满足了加工精度要求。     

凸轮磨削产生小平面问题分析及处理

神龙公司生产的TU5JP4凸轮轴的磨削加工,是利用英国Landis公司生产的超精密凸轮轴磨削机床,对凸轮轴轴颈、凸轮轮廓部位进行精磨削,特别是凸轮的磨削,依靠机床的x轴（砂轮进给）、Z轴（砂轮左右移动）和C轴（头架高精密回转）,配合自定心中心架,以精确的角度控制和砂轮进给磨成凸轮轮廓形状,形成理想的轮廓曲线。这类高精尖机床技术复杂,精度高,尤其是在加工的产品质量方面,凝聚了机床各方面综合精度。     

凸轮轴数控磨削轮廓误差分析与补偿

在分析国内外磨削加工误差分析与补偿研究现状基础上,针对X轴和C轴两轴联动的凸轮轴数控磨削的轮廓误差提出一种轮廓误差分析和补偿策略,以提高凸轮磨削加工精度。基于凸轮轴数控磨削的X-C联动运动模型,推导了由凸轮升程表到磨削加工位移表的数学模型;指出凸轮升程与轮廓的误差变化规律在趋势上具有一致性。基于最小二乘多项式方法对多次磨削加工实验的凸轮升程误差进行一系列拟合处理,得到稳定的、可重复的凸轮升程预测误差;将升程预测误差按一定比例反向叠加到理论升程表中,采用最小二乘多项式法进行光顺,得到光顺的虚拟升程表;利用虚拟升程表对同类型凸轮轴进行磨削加工实验。实验结果表明,砂轮架速度和加速度在机床伺服响应范围之内,凸轮最大升程误差与最大相邻误差降低,凸轮轮廓表面粗糙度值满足加工要求,从而证明该误差分析和补偿方法是正确可行的。     

曲轴随动磨削砂轮架运动学分析

曲轴随动磨削是一种新型曲轴精加工方法,其中砂轮架运动精度对曲轴的加工精度有很大的影响.为了获取砂轮架的运动规律,首先计算了砂轮架运动的位移及速度函数,然后在AD-AMS中对曲轴随动磨削过程进行了仿真,将得到的砂轮架运动的各项参数曲线和MATLAB中的理论曲线进行对比,验证了砂轮架运动函数的正确性,确定了砂轮架运动的理论位移及速度函数,为实现对砂轮架运动的精确控制奠定了基础.     

曲线点磨削中的砂轮法向跟踪研究

将快速点磨削技术引入到曲线磨削过程中,提出了曲线磨削中砂轮对工件轮廓实施法向跟踪磨削的新方法。该方法是在传统的曲线磨床的基础上,增加一个可以使工件相对于砂轮偏转的数控回转轴,实现砂轮对工件轮廓的法向跟踪磨削。在分析磨削运动关系的基础上,建立了砂轮法向跟踪的数学模型,并分别给出了无干涉情况下的完全法向跟踪和有干涉情况下的近似法向跟踪的法向跟踪角的算法。仿真和磨削实验结果表明：这种利用工件偏转来实现砂轮的法向跟踪磨削方法简单有效,能够有效避开砂轮和工件的干涉,提高加工精度和实现对任意复杂曲线轮廓的磨削加工。     

发动机凸轮轴磨削新工艺

凸轮轴是汽车发动机的重要零件,其准确的凸轮轮廓曲线可有效提高发动机配气系统的运动平稳性和精度,并可降低该系统的噪声。工作环境要求其表面具有较高的接触疲劳强度和良好的耐磨性。因此,凸轮轴磨削属于高硬度、轮廓尺寸要求精确、高效率加工。利用CBN砂轮磨削发动机凸轮轴,     

凸轮轴数控磨削工件主轴转速优化建模与实验研究

根据凸轮轴X-C轴联动恒线速度磨削加工数学模型,建立了砂轮架进给位移与速度、凸轮工件主轴转速的理论方程。根据数控凸轮轴磨床加工能力的约束条件,对砂轮架进给中速度、加速度或加加速度值超出限定值的凸轮转角区间,通过积分反求方法求解出相应转角区间工件主轴所允许的转速值,并以该段转速值替换对应的转角区间上凸轮轴恒线速度磨削时理论转速值。对优化计算前后的工件主轴转速曲线进行了凸轮轴磨削加工实验。实验结果表明：采用优化后的凸轮工件主轴转速进行加工,相比于恒线速度理论转速加工,其升程最大误差与最大相邻误差减小,工件表面粗糙度降低,提高了凸轮轴高效精密磨削加工质量。     

凸轮恒磨除率磨削的转速曲线优化

凸轮是复杂的非圆零件,加工过程中,瞬时速度和加速度剧烈变化会降低加工品质。推导了恒磨除率变速磨削数学模型。基于恒力磨削的思想,得到了凸轮C轴变速恒磨除率公式。在此基础上,运用最小二乘法对凸轮轮廓数据进行多项式拟合,得到平滑的凸轮转速曲线和砂轮进给速度曲线。仿真结果表明,该方法能够使磨除率保持近似恒定的同时,还得到平滑的旋转轴转速曲线,并大幅减小C轴的加速度,从而提高凸轮轴磨削精度。     

基于双砂轮水平对置的曲轴随动磨削方法研究

研究了一种双砂轮水平对置曲轴磨削方法,通过将两片砂轮在法向平面上水平对置于曲轴两侧,采用五轴联动方式同步驱动两副独立砂轮架与工件旋转轴,对连杆颈和主轴颈进行精密磨削加工以抑制单边磨削力导致工件变形对圆度的不良影响,消除了传统切点跟踪磨削方式对中心架支撑的过度依赖,实现了在单台磨床上从毛坯到精密成品的一次加工成形。从运动学角度分析了双砂轮水平对置磨削曲轴主轴颈与连杆颈的磨削力平衡机理,以及双砂轮随动偏差对磨削力抵消过程的影响机制;运动模型计算机仿真与双砂轮水平对置曲轴磨床样机试验表明:基于双砂轮水平对置的曲轴随动磨削方法在曲轴精密加工应用中具有工件夹紧简便、磨削精度高和生产节拍快等显著优点。     

基于多体系统理论的汽车凸轮轴磨削几何误差建模与辨识技术理论研究

针对汽车凸轮轴磨削加工中存在的精度问题,从提高MKS8332A数控凸轮轴磨床几何精度出发,以达到提高凸轮轴磨削精度和加工效率为目的进行了相关研究。运用多体系统运动学理论,分析并建立了该磨床磨削高精密凸轮轴过程的几何误差模型,推导出了该磨床精密加工运动约束条件方程;在多体系统理论误差参数辨识模型基础上,结合球杆仪测量原理所提出的辨识方法,能够很好地对该磨床的几何误差参数进行辨识;在此基础上研究了精密数控指令和逆变凸轮廓形的求解算法、理想数控指令的生成方法、砂轮轮廓误差的计算方法;最后给出了凸轮廓形曲线的拟合方法和刀具路线的计算方法。      

凸轮轴磨削加工速度优化调节与自动数控编程研究

为进一步提高凸轮轴的加工精度、表面质量和加工效率,根据X-C轴联动磨床的运动原理,建立了凸轮轴恒线速加工理论数学模型,依据该数学模型采用三次样条拟合插值法,建立了凸轮转速优化调节的数值计算模型。结合具体凸轮轴零件及其磨削加工工艺方案的具体参数,计算出机床各运动轴加工过程的运动数据,在确保无工艺故障的前提下,最终把各轴的运动数据自动转换为对应数控控制系统的数控加工程序,从而实现了凸轮轴磨削的自动数控编程。最后在CNC8312A数控高速凸轮轴磨床上,对钱江32F型号凸轮轴的进气凸轮和排气凸轮分别进行磨削加工试验,得到了预期加工效果。试验验证表明,该加工速度优化调节及其自动数控编程方法在理论上和实践上都是可行的,完全满足实际生产的需要。     

大型对数凸形圆柱滚子磨削加工结果分析

为满足客户需求,开展了大型圆柱滚子对数凸度成形磨削加工试验,阐述了加工原理,确定了磨削加工工艺.根据圆柱滚子凸度轮廓的已知数据,结合Solidworks样条曲线拟合,得到砂轮工作面内凹曲线上相应点的修整量占比.采用直线插补原理控制金刚石笔修整轨迹,将砂轮工作面修整成内凹的对数曲线廓形,加工时将砂轮工作面形状复映到滚子素...     

空气捻接器凸轮过渡曲线运动特性分析

针对空气捻接器中凸轮因过渡曲线形式导致振动、冲击和噪声等问题,对不同形式的凸轮过渡曲线运动特性进行了分析。采用平面展开法,建立过渡曲线坐标系,归纳出圆弧式、抛物线式和五次多项式3种形式的过渡曲线,并探究凸轮半径R0、动程s和过渡角θ对过渡曲线位移、类速度和类加速度的影响。研究结果表明:圆弧过渡曲线、抛物线过渡曲线将会在曲线端点处产生柔性冲击;五次多项式过渡曲线可以通过选择适当的参数值,避免柔性冲击。     

摇摆式凸轮轴数控磨削插补算法及控制策略研究

根据摇摆式凸轮轴磨削运动几何原理 ,提出了一种多约束凸轮轴凸轮型线数控磨削插补技术 ,建立了以凸轮矢角θ为参变量的插补算法模型。给出了插补过程与实时伺服相分离的前后台式控制策略思想 ,并验证了插补算法的精度和效率 ,为研制摇摆式凸轮轴数控磨床提供了理论参考     

对角修形斜齿轮设计与数控磨齿研究

为了减小齿面振动,降低磨削误差,提出对角修形斜齿轮数控磨齿加工方法：通过设计对角修形曲线,经过3次B样条拟合为对角修形曲面;根据齿条展成渐开线齿面原理,建立平面砂轮磨削斜齿轮6轴联动Free-Form型数控磨齿模型,通过齿条与砂轮位矢等效转换,推导各轴运动关系;建立基于CNC机床各轴运动敏感性分析的齿面修正模型,各轴运动用6阶多项式表示,通过判断砂轮与齿面的接触状态,确定磨削齿面的误差,并分析各系数扰动对齿面误差的影响;以齿面误差平方和最小为目标函数,通过粒子群优化方法,得到机床各轴运动参数,该方法计算结果稳定且精度较高。通过算例表明：沿齿向方向压力角、螺旋角、展成角的微调可分别实现一定的对角修形加工;微调6轴联动机床各轴运动参数,可有效减小对角修形斜齿轮的磨削误差,通过机床运动敏感性分析验证理论和算法的正确性。     

运动控制中点到点控制曲线的性能研究

计算了点到点运动控制中能量最优的速度轮廓——抛物线速度轮廓。分析了常用的梯形速度曲线和S型速度曲线。以S型速度曲线为参照对象，分析了三角函数型速度曲线和高阶多项式插值曲线的加速度以及加加速度的特性。     

凸轮轴数控虚拟磨削技术的研究

在分析凸轮轴数控虚拟磨削技术特点基础上,综合运用数据库技术、计算机编译技术和图像处理技术,开发了基于编译原理和图像处理的凸轮轴数控虚拟磨削系统,该系统采用链码跟踪方法记录图像的边缘轮廓,同时,结合数控加工的特点,通过误差分析实现凸轮轴轮廓的自动补偿.给出系统开发关键技术的实现方法.实例表明,该系统为实现凸轮轴数控虚拟磨削提供了条件.     

凸轮轴磨削加工升程误差测量及抑制方法分析

凸轮轴的升程误差是评价其轮廓几何精度及表面磨削振纹的重要指标。在数控磨削加工工艺条件下发现,六缸四冲程货车YC6108凸轮轴的升程误差不符合要求。因此,从工件、夹具、工艺参数、冷却液、砂轮半径、金刚笔、中心架、顶尖、尾架和检验等方面分析了凸轮升程误差的抑制方法。经实测验证,提出的抑制方法能够确保凸轮型线满足公差要求。研究成果对于凸轮轴相关零件的工艺分析和质量控制具有一定的借鉴意义。