数控成形磨齿机砂轮截形计算

砂轮加工斜齿轮时,斜齿轮齿面法线与砂轮轴线相交。利用这一原理,首先根据斜齿轮方程,计算斜齿轮与砂轮的接触线,求得加工斜齿轮时的砂轮廓形;其次,考虑到实际加工砂轮时金刚轮半径的存在,对砂轮刃形部分和过渡曲线部分分别进行了半径补偿;最后,利用B样条曲线和de boor算法,根据插补步长要求,运用时间分割插补算法,得到金刚轮加工砂轮时的插补点,给出了计算实例,并对砂轮廓形进行了拟合。     

拓扑修形齿轮附加径向运动成形磨削中的砂轮廓形优化方法

拓扑修形齿轮附加径向运动成形磨削时,砂轮与齿轮的接触线随时在变,基于齿轮任一截面齿形计算出的砂轮廓形都会引起较大的磨削误差,为此,提出一种减小磨削误差的砂轮廓形优化方法.依据空间啮合原理,采用抛物线附加径向运动轨迹,建立成形砂轮廓形求解数学模型;平行于齿轮端面等距截出多个平面齿廓,求解出以点表示的不同齿廓对应的砂轮廓形,再将各砂轮廓形投影到同一平面生成点云,通过区间划分,采用最小二乘法求解出每个区间点云的拟合点,连接各拟合点形成优化的砂轮廓形.为验证砂轮磨削效果,由砂轮与齿轮的啮合条件,建立由砂轮廓形求解齿轮齿形的反算数学模型,给出实际齿形与设计齿形的偏差计算公式.以一种齿向修形齿轮为例,进行成形磨轮廓形计算及优化,磨削误差分析结果表明该方法有效,可用于修形齿轮的成形磨轮廓形计算,并可有效降低修形齿轮的成形磨削误差.     

砂轮修整对成形磨齿齿廓偏差的补偿

为了提高成形磨齿齿轮的精度,研究了一种通过修整砂轮廓形来补偿齿廓偏差的方法。首先说明了研究此方法的必要性,然后介绍了此方法的原理:用三次B样条曲线对齿形测量数据点进行拟合,求出拟合后的曲线方程,并在此基础上建立了真实的齿面方程求解模型,提出了针对齿廓偏差补偿的用于计算砂轮截形的假想齿面方程。基于同一个齿轮不同齿的测量数据,可得到不同的砂轮截形,为此将所有的砂轮截形组成线族,对线族中的离散点采用最小二乘法进行拟合,拟合之后的砂轮截形为补偿齿廓偏差的最佳截形。最后,通过实验试磨分析,加工出的齿轮经测量齿廓偏差由5级精度提高到了3级精度,并且同时补偿了齿廓倾斜偏差与齿廓形状偏差。     

基于机器视觉的立铣刀磨损检测方法研究

针对传统立铣刀视觉检测流程中图像定位及利用圆弧拟合边缘不精确的问题,提出一种垂直分布的双镜头视觉检测方法,开发了一套加工中心立铣刀机器视觉检测系统。在自适应阈值分割及边缘检测算法的基础上,通过筛选及合并共线轮廓,拟合直线获取端面刀刃偏转角度,驱动电动机精确定位后采集铣刀侧面图像。基于立铣刀投影几何模型复原侧面轮廓,在侧面摄像头所获取的图像上拟合原轮廓曲线,结合区域求差算法计算出磨损参数及位置信息。实验表明,此检测方法可以精确拟合圆周刃轮廓,提取磨损缺陷区域,检测精度达到0.01 mm,实现了加工中心立铣刀在位检测。     

大导程滚珠螺母磨削砂轮廓形精确设计和干涉消除

针对在加工大导程滚珠螺母时,可能会出现砂轮磨杆与螺母端面发生干涉的问题,从滚珠螺母磨削加工的基本方法出发,依据砂轮回转面与被加工螺母内滚道面包络的接触线是一条空间曲线的原理,建立任意安装角度下砂轮回转曲面的计算模型,并将此计算模型用于解决大导程滚珠螺母加工干涉问题.提出在保证加工时不发生干涉的前提下,选取砂轮最佳安装角和中心间距参数的方法以及在此参数下砂轮廓形的拟合优化方法.该方法计算简单、可以随时根据安装角和中心间距参数值对砂轮廓形进行修整,以保证磨削精度.以某型号大导程滚珠螺母为例,完成在保证不发生干涉的情况下相关工艺参数的选择以及砂轮廓形的优化设计,对结果进行误差分析,验证了方法的有效性.     

用有限元法设计金刚石砂轮电解修整的阴极

根据电解成形理论设计阴极,用于金属结合剂成形金刚石砂轮的电解修整。应用有限元法求解电场中的拉普拉斯方程几何反问题,计算出阴极曲线形状。假定初始阴极形状,施加阳极边界条件,从砂轮阳极表面开始逐层计算电位分布,求得修整间隙区域的等电位线,从而得到修整阴极工具曲线族。通过设计阴极与砂轮廓形的对比,分析了成形砂轮轮廓形状,修整电压和电解液电导率对设计阴极形状的影响。研究结果表明:设计阴极与成形砂轮的廓形并不一致。随着成形砂轮廓形曲率,修整电压和电导率的增加,设计阴极与砂轮廓形的偏差加大。为了修整出精确的砂轮廓形,成形砂轮的修整参数应保持稳定。     

DSP技术在砂轮地貌三维重构中的应用

为了检测砂轮的磨损状况,提出了一种线结构光检测方法,对砂轮的地貌进行了三维重构。为满足工程应用需求,将数字信号处理器(DSP)应用到砂轮的结构光检测中,利用DSP强大的数值运算能力,对摄像机采集得到的图像数据进行了实时处理分析,并基于Snake算法提取出了结构光投射在砂轮表面上的光条边缘的连续轮廓,使用定标矩阵将连续轮廓的图像坐标转换成物理坐标,从而提取出了砂轮表面上的高度数据,重构出了砂轮的三维地貌,最后对砂轮地貌特征进行了分析,为研制商品化的砂轮在线检测装置打下了基础。     

ZK蜗杆磨削中砂轮廓形的智能化修整

提出了包含多个砂轮修整参数的锥面砂轮数学模型，推导出了基于该砂轮模型的ZK蜗杆齿面方程。在此基础上，讨论了数学模型中修整参数对砂轮廓形的影响规律，提出了ZK蜗杆磨削过程中砂轮的智能化修整原理，实现了根据砂轮半径的变化对砂轮廓形进行高精度、实时地自动修整。     

基于数字法的成形砂轮廓形计算及包络面仿真

成形磨齿过程中,砂轮的廓形精度直接影响到最终齿轮的加工精度。针对成形磨削时砂轮廓形精确计算的需求,提出了一种基于点矢量包络的数字法,用于砂轮廓形计算及包络面仿真。将齿轮的端截面廓形离散为一系列点矢量,利用点矢量完整地描述廓形离散点处的几何特征,将曲面的包络转换为点矢量沿齿面螺旋线的运动包络;通过坐标变换及旋转投影,将点矢量包络运动形成的空间点矢量族投影到选取的计算平面上形成点矢量族;建立点矢量逼近算法,求取计算平面上各点矢量族的包络点,所有的包络点通过拟合的方式构成砂轮廓形。利用点矢量在包络过程中的空间映射关系,确定砂轮廓形点对应的空间接触点,所有的接触点构成砂轮与齿轮的接触线;在确定的砂轮廓形及磨削路径前提下,采用点矢量包络法计算不同磨削位置处的接触线,利用所有的接触线完成对砂轮包络面的仿真,并提取包络面的端截面廓形进行误差显化和预测。最后以一种齿轮为例,完成了对成形砂轮廓形的计算和包络面的仿真,并通过标准齿轮磨削试验验证了点矢量包络方法的计算精度,通过齿向修形齿轮磨削实验验证了包络面仿真结果的准确性。     

金刚石砂轮电解修整参数对工具阴极形状的影响

在金属结合剂成形金刚石砂轮电解修整过程中,电解参数对工具阴极的形状有显著影响。通过有限元法计算出阴极曲线形状,并与砂轮廓形比较,分析了砂轮廓形、修整电压、电解液电导率、电流效率和阳极砂轮表面的电流密度等参数对工具阴极形状的影响。     

基于计算机视觉的砂轮磨损状态的在线检测

介绍了数字化曲线点磨削在线检测系统的组成和原理;采用图像拼接算法对采集到的多幅工件重叠图像进行处理;运用数学形态学边缘检测算子提取边缘得到工件的实际加工曲线,并与理论曲线作比较,从而分析出砂轮的磨损状况,获得砂轮的磨损量。实验结果表明本文所提出的方法是有效可行的。     

螺旋曲面数控成型磨削与砂轮修整控制研究

提出了一种螺旋曲面磨削加工和砂轮修整控制与协调问题的新方法，解决了砂轮修整时砂轮廓形数据的更新、砂轮半径的补偿等问题。     

基于机器视觉的螺纹在线检测方法

针对汽车制动管螺纹联接零件在线检测需求,提出了一种基于机器视觉的螺纹参数在线检测方法.基于图像矩、仿射变换、双线性插值法对螺纹图像进行倾斜校正,利用中值滤波抑制螺纹边缘区域颗粒化现象.在Canny算法提取的像素边缘基础上,用二次曲线拟合法得到了螺纹图像亚像素边缘,用三次B样条曲线对亚像素边缘进行拟合,根据拟合曲线的曲率检测螺纹角点,最后基于最小二乘法计算出螺纹各尺寸参数.实验结果表明,本文所提出的螺纹检测方法具有效率高、精度高等特点,可以满足在线检测需求.     

基于机器视觉的螺纹在线检测方法

针对汽车制动管螺纹联接零件在线检测需求,提出了一种基于机器视觉的螺纹参数在线检测方法.基于图像矩、仿射变换、双线性插值法对螺纹图像进行倾斜校正,利用中值滤波抑制螺纹边缘区域颗粒化现象.在Canny算法提取的像素边缘基础上,用二次曲线拟合法得到了螺纹图像亚像素边缘,用三次B样条曲线对亚像素边缘进行拟合,根据拟合曲线的曲率检测螺纹角点,最后基于最小二乘法计算出螺纹各尺寸参数.实验结果表明,本文所提出的螺纹检测方法具有效率高、精度高等特点,可以满足在线检测需求.     

砂轮廓形原位视觉检测方法与试验研究

提出了一种砂轮廓形原位视觉检测方法,并基于此设计了砂轮廓形原位视觉检测系统。对检测系统的原理与结构进行了介绍,并进行了试验研究,同时对检测系统的精度评定进行了分析。     

异形螺杆的铣磨复合加工原理

针对异形螺杆加工中存在的表面质量差问题,提出了一种基于无瞬心包络法的异形螺杆铣磨复合加工方法。在对无瞬心包络理论研究的基础上,首先,建立盘形铣刀与异形螺杆之间的包络运动关系,得到盘形铣刀包络铣削异形螺杆的刀触点计算方法;其次,从成形磨削的啮合原理出发,从成形砂轮与异形螺杆之间的空间啮合关系,求解空间接触曲线,并推导出成形砂轮磨削异形螺杆的砂轮廓形计算方法;最后,通过仿真切削加工验证了无瞬心包络铣削法的刀路轨迹和成形砂轮廓形计算的正确性。     

铲磨基于DXF文件的复杂刀具砂轮修形软件的开发

针对当前砂轮修形设备中采用刀具参数输入效率低,甚至对复杂成型铣刀参数无法输入的问题。本文提出利用DXF图形输入的方法。根据铲磨过程中,刀具主轴、砂轮构架及铲磨运动建立计算砂轮廓形数学模型,以VC++为平台开发基于DXF文件的复杂刀具砂轮修形软件,精准地计算出砂轮廓形并生成NC代码,提高了精度和效率。     

修形斜齿轮成形磨削中的砂轮廓形优化方法和齿形误差分析

修形斜齿轮成形磨削时,砂轮和齿轮的接触线随时在变,基于齿轮任一截面齿形计算出的砂轮廓形都会引起较大的齿形误差。为此,首先基于数值模拟法提出一种减小齿形误差的砂轮廓形优化方法;其次,对影响齿形误差的主要因素进行了分析并提出了齿形误差预测和补偿的方法;最后,给出了计算实例,计算结果表明该方法可有效降低修形斜齿轮成形磨削中的齿形误差。     

整体铣刀端截形像素求解法的探索

以砂轮磨削加工刀具的啮合运动为基础结合二值图像的处理方法,探索了一种方便快捷且准确求取整体铣刀容屑槽端截形的方法。该方法可以避开解析法求解非线性方程获取接触线的过程,直接通过啮合运动轨迹生成砂轮磨削刀具的空间包络,然后截取包络在刀具端截形上包络的曲线簇图像,转换成二值图像后,扫描图像的像素点提取整体铣刀容屑槽端截形,是理论上快速获取刀具容屑槽端截形,观察槽形轮廓和分析其相关参数的新方法,尤其适用于分析成型砂轮形成的立铣刀容屑槽。     

修形内斜齿轮成形磨削砂轮廓形优化研究

为提高内斜齿轮成形磨削精度,研究砂轮廓形对内斜齿轮齿形误差的影响,寻求砂轮廓形的优化方法.首先建立了修形内斜齿轮磨削成形砂轮廓形的数学模型.然后用截圆法得到砂轮与齿面接触点所满足的条件方程组;运用二分逼近算法进行迭代解此方程组,求出砂轮廓形.基于砂轮廓形数学模型,利用坐标变换建立内斜齿轮端面截形数学模型.结合实例,用数值法模拟出所求砂轮的实际磨削齿形,并与理论渐开线齿形进行比较.结果 表明,修形内斜齿轮齿形误差较未修形内斜齿轮降低了50％左右.