数控凸轮磨床磨削力的模糊适应控制研究

以数控凸轮磨床的磨削过程为研究对象,建立了凸轮磨削过程的磨削力数学模型,研究了磨削力的间接检测和控制方法,并在此基础上提出一种基于模糊策略的适应控制方法对凸轮磨削过程的磨削力给予控制,采用MATALAB进行了控制器的设计和磨削加工的仿真验证,结果表明该方法能有效地解决凸轮磨削过程中的磨削力的波动问题,控制器具有良好的动态特性,实现了磨削过程中的最优金属切除率的目的,提高了凸轮磨削的表面质量。     

磨削加工凸轮表面粗糙度的数学模型

表面粗糙度是影响凸轮的耐磨性、配合的稳定性、疲劳强度的关键因素,因此提高凸轮表面粗糙度至关重要。对切屑的厚度进行了假设,考虑了特定磨粒形状对凸轮表面粗糙度的影响,研究了凸轮粗糙度、砂轮转速、凸轮轮廓曲率、磨削点速度、磨削余量之间的关系,推导出凸轮表面粗糙度的数学模型,模型包括了砂轮线速度、曲率半径、磨削点线速度、磨削余量、砂轮相关系数、凸轮轮廓相关系数,这使得粗糙度模型可应用于不同的磨削条件。在数控非圆磨床上,根据X-C磨削凸轮模型加工某型号凸轮,磨削结果证明所推导的凸轮粗糙度模型是正确的。     

凸轮的砂带磨削

传统上我们使用砂轮来加工凸轮。早在70年代就有人没想用砂带磨创凸轮。尽管该设想的砂带凸轮磨床已于1978年在米兰展出。但该机床在商业上却未马上获成功。近年来，美国已制造出多砂带凸轮磨床，已有一些多砂带凸轮磨床成功地应用于美国的汽车工业。尽管采用了今天的砂带，这些磨床的使用范围仍限于那些小余量的末淬硬凸轮的磨削加工。在欧洲，砂带磨削工艺也引起了人们极大的兴趣。其原因在于用砂带磨削凸轮时的两个显著的优点：一、可一次同时磨削多个凸轮；二、可磨削廓形下凹量较大的凸轮。如图1中所示的凸轮，其廓形下凹较严重，只能…     

凸轮磨床凸轮靠模“反靠法”体会

本文介绍了凸轮廓形磨削和凸轮靠模“反靠法”的原理以及该厂对现有的意大利、日本、国产(长春)三种不同型号的凸轮磨床,以意大利凸轮磨床为主,对凸轮靠模进行“反靠法”试验的体会。在磨削高压喷油泵凸轮的长期实践中发现,影响凸轮升程曲线精度的有机床的几何精度、摇架弹簧力、磨削工件用的大砂轮直径、反靠时磨削靠模用的小砂轮直径、母凸轮精度及刚性等因素,但影响最大的是小砂轮直径。通过试验,把意大利凸轮磨床反靠时小砂轮直径由说明书规定的φ140±1毫米改为φ135±0.1毫米,从而在不修磨母凸轮,不要数控凸轮磨床配合的情况下,也能反靠出高精度的凸轮靠模。反靠以后去磨削Ⅱ号高压喷油泵凸轮廓形,使凸轮升程曲线充分满足凸轮产品设计图纸的要求(±0.05毫米)。     

切点跟踪磨削法磨削凸轮轴零件分析

分析了凸轮轴零件的切点跟踪磨削法的磨削运动特点。分析了砂轮中心位移模型,分析了恒线速磨削条件下的凸轮理论转速,进行了凸轮转速的优化。最后对湖南大学开发的MKC200超高速数控非圆轮廓外表面磨床进行了介绍。     

凸轮磨削动态特性对磨削质量的影响

凸轮磨床磨削凸轮的工作原理，是利用靠模和凸轮工件共同固定在磨床主轴0上作与速圆周运动（见图1）。由于弹簧作用，靠模始终与一固定铁轮O’相切，使磨床主轴O对O1轴按一定规律摆动。砂轮沿水平方向进刀，直到凸轮基圆磨到设计尺寸为止。由于凸轮磨削时，在凸轮不同型面上相对运动速度和受力状态不同，形成了凸轮摩削的特殊动态特性，它对磨削质量──凸轮的加工精度及表面质量，尤其是凸轮升程精度产生明显影响。一、磨削凸轮不同型面上的相对运动速度分析为了简化运算，根据反转原理，可以假定凸轮轴固定不转，砂轮及机床绕凸轮轴作反…     

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。     

“S”型凸轮轴磨床磨削特性的分析

本文从普通凸轮轴磨床加工凸轮的磨削特性及其误差产生的规律分析入手，对日本“Ｓ”型凸轮轴磨床之工件变转速、双靠模仿形和砂轮连续修整等磨削特性进行了分析和研究。     

产生凸轮磨削振纹原因初探

本文依据试验结果,由频率分析法否定了凸轮磨削振纹是由砂轮、砂轮电机或磨床摇架所做的强迫振动造成的。得出了凸轮磨削振纹是由属于自激振动的再生型颤振造成的结论。     

凸轮切点跟踪磨削过程振动分析

切点跟踪磨削是提高汽车凸轮制造精度的一种重要加工手段。某型号凸轮磨削时发现砂轮架切点跟踪时机床振动噪声较大,并且对凸轮磨削质量有很大的影响。本文针对该磨床工作过程中出现的砂轮架振动过大、噪声较大等问题通过对砂轮架模态测试、响应测试、砂轮架各工况下振动测试等原型试验方法,探明砂轮架非正常工作的根本原因与解决方案。     

恒力磨削中的闭环控制

分析了磨削过程中砂轮的受力情况,由于磨削力为多方向的矢量难以测定,提出了通过声发射信号来检测磨削力的变化.将声发射信号反馈到数字PID控制中构成闭环控制,从而达到控制磨削力的目的.最后,通过实验验证了该控制方法的可行性.     

任意凸轮曲线的极坐标式等速CNC磨削

在极坐标式CNC磨床上磨削封闭式凸轮轮廓曲线时 ,凸轮的半径变化率和砂轮的大直径成为影响磨削质量的主要因素。为解决砂轮干涉及磨削点处线速度变化影响磨削表面粗糙度的问题 ,提出了极坐标下砂轮磨削点轨迹的等步长插补方法 ,该方法可应用于任何具有C1连续性的正则曲线的CNC磨削     

基于模糊自整定PID的力控制磨削实验研究

为保证磨削过程中法向磨削力的稳定,建立了基于X-Y数控平台的力控制磨削系统,该系统是一个非线性、时变的实时控制系统。分析了磨削过程的动力学模型并写出其状态方程。根据状态方程设计了模糊自整定PID控制器,用遗传算法整定PID参数,并记录整定过程中的输入-输出数据组,由数据组生成模糊控制规则。用该控制器与普通PID控制器进行了仿真对比,并在仿真过程中加入误差和突变信号以检验控制器的自适应性。在X-Y数控平台上进行了力控制磨削实验研究,结果表明模糊自整定PID力控制磨削方法能减小力波动,提高力控制精度。     

凸轮磨削过程鲁棒PID控制研究

为了提高凸轮磨削加工伺服系统跟踪精度及鲁棒性,对影响凸轮轮廓误差的主要因素进行了分析,以便使汽车发动机具有较好的使用性能。由于凸轮轮廓廓形的复杂性、磨削力的波动、伺服系统的跟踪性能及外界干扰因素的影响,使得凸轮磨削过程的精确控制比较困难,其中伺服系统的跟踪性能对凸轮轮廓误差具有较大的影响,降低了凸轮的廓形精度。针对该问题,提出了一种鲁棒PID控制的方法,对各个伺服轴的跟踪性能及控制方法鲁棒性进行分析。仿真结果研究表明,鲁棒PID控制可以有效减小非圆磨削伺服控制系统的跟踪误差,鲁棒性强,提高凸轮磨削加工精度。     

平面凸轮曲线的等线速度数控磨削方法

在极坐标式NC磨床上磨削封闭式凸轮轮廓曲线时，凸轮的半径变化率和砂轮的大直径是影响磨削质量的主要因素。为了解决砂轮干涉及磨削点处线速度变化影响磨削表面粗糙度的问题，提出了极坐标下砂轮磨削点轨迹的等步长插补方法。该方法可用于任何具有C^1连续性的正则曲线。     

数字控制凸轮轮廓磨削

我厂购买了日本日平公司（NIPPEITOY，AMACorporation）制造的3LN－32数控凸轮磨床，该机床的主要特点为：不采用靠模凸轮仿形，而是以CNC控制工件主轴转速（。轴）和砂轮进给轴（X轴）的同步运动实现凸轮廓形磨削。磨削配用了CBN砂轮，这样不仅减小了因砂轮磨损而造成的凸轮轮廓误差，而且因不再采用摇摆工作台而增大了工件空间还可使用各种刚性支承的固定中心架。更换加工产品时只需要输人凸轮的加工数据及相应有关数据即可，该机床可内存30种凸轮的加工数据并可随时调用。现将更换新凸轮加工的全部数控程序编程过程（具体数据）…     

弧面凸轮的单侧面磨削加工研究

磨削加工作为高精度弧面凸轮的曲面加工必不可少的工艺环节,国内一直没有很好解决。笔者以解决这个问题为目的,分析了弧面凸轮的结构特点和现有弧面凸轮磨削加工存在的问题,提出了弧面凸轮单侧面磨削方法,并论证了该方法的可行性。该理论研究以设定坐标系的弧面凸轮轮廓面方程为基础,根据单侧面磨削加工原理推导出了单侧面磨削加工凸轮实际廓面方程和砂轮中心线轨迹方程;研究单侧面磨削加工砂轮刀位补偿及控制方法,解决了弧面凸轮轮廓面单侧面磨削的加工刀位控制问题;在弧面凸轮单侧面磨削机理的基础上得出两种凸轮轮廓面的法向误差模型和误差分析计算方法。     

凸轮磨削力变化规律研究

为了减小凸轮的轮廓误差,以便高效、高精度地提高凸轮的轮廓廓形精度,分析了凸轮轮廓的廓形特点;基于平面磨削的理论知识,根据凸轮轮廓的特征,研究了凸轮磨削力和凸轮曲率半径的关系,进而得到磨削力随着凸轮升程变化的规律,建立了凸轮磨削力和发动机升程之间的数学模型;以直动平底从动件盘形凸轮为例,通过MATLAB软件仿真验证了所建立凸轮磨削力模型的正确性,并将研究结果和实际磨削加工测得的数据进行了对比,得到凸轮磨削力的变化趋势与计算模型的变化趋势相一致,为凸轮的X-C联动磨削加工过程控制研究提供了理论依据和新思路。     

凸轮磨床及其加工工艺系统误差对凸轮磨削精度的影响和减小误差的措施

对已有的凸轮磨床进行分析,探讨凸轮加工误差的来源,对这些误差进行了分类,在磨削加工的加工误差中既有机床结构误差、,也有系统加工工艺误差,控制系统产生的误差等。着重研究了磨削加工中由于砂轮半径变化、X轴对刀误差、C轴对刀误差引起的凸轮轮廓偏差,还有通过建立几何模型,从数学角度说明了由此造成的影响,并对如何减小这类误差提供了解决措施,最后对凸轮与砂轮磨削时的弹性形变对凸轮加工精度地影响做了一定的分析。     

双盘式渐开线磨削装置接触线误差分析

渐开线凸轮是靠模式齿轮磨床的精密元件,其自身的形状误差是影响被磨齿轮齿廓偏差的主要因素之一。在分析了渐开线凸轮磨削原理的基础上,对比单基圆盘式凸轮磨削技术,介绍了双基圆盘式凸轮磨削装置的结构及其工作过程,建立了装置砂轮磨削接触线位置偏差造成磨削误差的数学模型,并分析出其对磨削精度造成的影响,为渐开线凸轮加工误差补偿理论研究提供了必要的理论基础。