磨削质量智能优化控制策略研究

提出了一种外圆纵向磨削加工质量优化智能控制策略。控制系统-由基于神经网络的专家系统、优化适应控制系统、逻辑智能决策与直觉决策相结合的控制系统组成。系统通过变化磨削速度来控制工件变形的优化适应方法；采用两个模糊神经网络分别控制工件的尺寸和表面粗糙度。仿真和实验证明了此控制策略的可行性。     

车削加工细长轴的工艺优化

细长轴是指长度L与直径d之比大于20(即L/d＞20)的轴类零件.细长轴的加工精度主要包括尺寸精度、形状精度、位置精度和表面粗糙度等.细长轴的加工难度较大,在加工过程中,工艺系统在切削力、夹紧力、传动力、重力、惯性力等外力作用下会产生不同程度的变形,使刀具与工件之间的相对位置发生变化,从而造成加工误差.如对机床、夹具、刀具的受力变形忽略不计,则工艺系统的变形将完全取决于工件的变形.因此,增加细长轴工件的刚性显得尤为重要.为了改善细长轴的车削加工效果,我们通过对细长轴的加工受力分析,采取了一系列工艺优化措施,如采用跟刀架增加工件刚性,使用弹性回转顶尖解决工件热变形(伸长)问题,采用高速反向切削减少工件的弯曲变形和振动,选择合理的车刀几何形状及切削用量等,较好保证了细长轴的加工质量.     

轧辊磨削精度提高的方法及其应用

传统提高磨削加工精度的方法主要包括以下三类：从工件轴向刚度最弱处考虑;采用中心架来提高工件的刚度以及采取误差补偿措施,该三种方法均有不足之处。在分析变速磨削的机理、变速磨削与磨削颤振抑制之间的关系的基础上,提出了根据轧辊的材质、结构,合理确定所用砂轮的特性及磨削工艺参数的变速磨削工艺条件适配策略。并在充分考虑轧辊磨床-轧辊系统沿轧辊轴向刚度的变化,控制磨削中轧辊变形的基础上提出了变速优化自适应控制的新策略,为轧辊磨削的精度提高提出了一种新的有效解决方法,并在实际应用中获得了较好的效果。     

外圆切入磨削加工精度的研究

在考虑砂轮磨损和磨削能力变化的情况下,建立了磨削过程中工艺系统弹性变形微分方程式。分析了磨削过程中基本尺寸参数及工件原始形状误差的变化规律。并对磨削过程基本尺寸参数的变化及工件原始形状误差的纠正进行了试验研究。同时,带考察了切入进给速度对工件残余形状误差的影响。     

细长轴的表面砂带磨削

磨削细长轴时,由于其刚性差,若不采取相应的措施,容易使被加工细长轴或多或少成为两头直径小、中间直径大的腰鼓形。为彻底改变这一加工形状误差,可采用图1所示的砂带双面磨削方法。工件绕本身轴线旋转且直线往复移动,工件轴线和往复直线移动方向成α角,因此砂带磨削在工件表面     

细长轴的拉夹车削

山西读者陈宝康来信说，希望本刊介绍有关细长轴的加工经验。细长轴的车削方法较多。但它们都有一个共同的特点，就是工件必须用顶尖顶着，刚性较差，受压时极易失稳而弯曲。同时因机床主轴卡盘转动的作用，使工件产生振动，加之其它不良因素的影响，使细长轴的车削不易获得较低的表面粗糙度和较高的尺寸、形状精度。为此，改进了原加工工艺：将尾座的装夹方式由弹性须紧改为弹性拉紧，同时采用反向走刀，并对刀具的几何形状参数和切削用量做了改进。实践证明，效果较好，在车削、长度为1600mm、材料为1Cr18Ni9Ti的细长轴时，误差能保证在…     

20CrMnTi渗碳淬火细长轴磨削工艺分析

针对高硬度细长轴磨削效率低和磨削变形的问题,通过设计随动中心架,抵消砂轮给予工件的径向力,增强工件的刚性,减小磨削过程中工件的变形;利用指针式万用表与机床尾座和中心架连接回路来调整中心架,实现在线调整与检测,方便快捷,磨削精度高,效率高;用反击校直法及去应力时效,有效的校正了工件的变形,提高了零件的合格率;通过修整砂轮表面形状,减少砂轮与工件的接触面积,减小了切削力,从而减小工件变形,结合优化切削参数等措施,保证了零件的设计要求。     

细长轴闭式砂带磨削表面粗糙度的试验研究

细长轴刚性差、易变形,采用传统磨削工艺致使工件表面质量达不到要求,而砂带磨削具有"弹性磨削"和"冷态磨削"之称,可解决上述问题。据此设计了闭式接触轮式砂带磨削装置,并将其装夹于于普通车床上,对细长轴进行砂带磨削试验,通过试验分析了砂带速度、工件速度、磨削深度等因素对工件表面粗糙度的影响,结果表明在车床上采用闭式砂带磨削装置对细长轴进行精加工,能有效地降低表面粗糙度。当砂带速度为376.8m/min、工件速度为13.82m/min、磨削深度为0.07mm、纵向进给速度为0.2mm/r时,能获得最优的表面粗糙度Ra0.44m。     

细长轴磨削加工的关键技术研究

细长轴刚性较差,在加工过程中因机床及刀具等多种因素影响,工件易产生弯曲变形,特别是磨削加工的细长轴,由于零件的尺寸公差、表面粗糙度要求较高,又因磨削前工件一般已经进行过淬火或调质等热处理,磨削时的切削力和切削热更容易引起工件变形,从而影响尺寸精度、形位精度和表面粗糙度。从消除工件残余应力、如何选择砂轮和修整砂轮、合理选择磨削用量、适当选用辅助支撑减振棒和中心架跟刀架、正确运用切削液和减少顶尖压力等措施,很好地解决了细长轴加工的问题,成为加工细长轴的关键技术。     

ZB48包装机关主件1Cr18Ni9Ti超细长轴的加工

针对1Cr18Ni9Ti超细长轴加工中的工件变形、材料切削性能差、效率低等问题,对车削加工通过设计工装拉爪改变装夹方法,增强了细长轴的切削刚性,不仅提高了切削效率,而且提高了加工稳定性和加工精度。对磨削加工通过改进中心架及采用万用表的电阻值定量调整中心架的方法,提高了磨削效率及精度;通过采用"窄砂轮"磨削工件,减小切削力,防止工件加工时的变形,并通过去应力时效及优化切削参数等措施,保证了工件的加工要求。     

超声振动辅助磨削加工智能控制技术研究

根据超声振动辅助磨削加工的特点,结合检测难易程度和实际需要,选择磨削力比作为输入。利用磨削力检测系统获得磨削力比实时数据,对采样结果进行分析处理。采用分级控制,分别控制超声功率和工件进给速度。将磨削力比的变化和变化率作为模糊控制器的输入,工件进给速度作为控制器的输出。根据模糊控制规则,利用Matlab提供的Simulink仿真模块,对超声振动辅助磨削加工模糊控制系统进行了动态仿真,仿真结果符合模糊策略,进给速度能够随着磨削力比的变化实现调整,从而避免产生磨削烧伤和颤振。     

智能控制型径向切入磨削加工系统

针对径向切入式磨削加工过程 (尤其是薄壁工件 ) ,提出了一套新的磨削工艺程式及与之相适应的递阶式智能控制模式。其上层是一个基于知识并具有学习能力的智能决策系统 ,它根据加工要求 ,按照当前加工条件 ,自动规划加工参数 ;下层的自适应环节能实现对磨削过程的在线监测和实时控制。仿真与试验结果表明 ,该方法能较好地应用于实际磨削过程 ,可在更短的时间内获得更理想的加工效果。这一系统具备了相当的柔性 ,可以适应小批量多品种的加工要求。     

把神经网络应用于丝杠磨削过程的建模与控制

提出了利用两个人工神经网络对丝杠的磨削过程进行建模与预测控制的思想.其中,网络1用于复映传动链、热变形和力变形等误差源与工件螺距误差的关系,即建模;网络2根据网络1的输出和工件螺距误差的仿真值而预报输出下一采样周期的综合补偿控制量.通过一系列试验研究,证明此控制策略能减少工件螺距误差80%以上,有效提高了试件丝杠的磨削精度.     

机器人柔顺力控装置研究

机器人自动化抛光过程中,工具与工件间的接触力控制尤为重要.基于主动柔顺控制的原理,提出了面向工业机器人的柔顺力控装置及控制方法.进行了系统的结构设计和动力学建模,基于BP神经网络PID算法,设计了该柔顺力控装置的自适应控制策略.最后进行力控跟踪实验,实验结果表明,柔顺力控装置能够保证打磨过程中工件与工具之间的接触力恒定...     

叶片复杂曲面的机器人抛磨工艺规划

为了实现复杂曲面工件的智能抛磨加工,对叶片复杂曲面进行机器人抛磨工艺规划。对抛磨点位置规划算法和基于最大接触原则的抛磨姿态规划算法进行了研究。首先,通过平行截面法获得抛磨路径割线,以非均匀有理B样条(NURBS)曲线描述。接着,提取曲线特征参数,根据设定的阈值进行抛磨点规划,再基于抛磨轮与工件的最大接触原则进行抛磨点姿态规划,从而得到完整的抛磨路径。然后,将工件位姿从工件坐标系转换到TCP坐标系。最后,搭建了柔性抛磨系统仿真平台生成机器人控制程序。实验结果表明,此方法规划的路径可用于叶片复杂曲面的机器人抛磨加工。分别用本文规划所得路径和CAM软件规划所得路径对叶片进行抛磨加工,测得表面粗糙度分别为0.695~0.930μm和2.803~3.243μm。本文提出的抛磨位姿规划方法可用于复杂曲面工件的抛磨路径规划,使工具和工件保持最大接触,从而避免了位姿不合理所产生的过抛和欠抛。     

径向切入磨削加工的新程式及其自适应预测最优控制方法

针对径向切入式磨削加工过程（尤其是薄壁工件）,提出了一套新的磨削工艺程式;并在充分分析磨削机理的基础上,导出了与之相适应的以最终尺寸精度为目标的自适应预测最优控制算法。仿真与试验结果表明,该方法能较好地实现磨削尺寸精度的在线控制,可在更短的时间内获得理想的加工效果。对于薄壁件的磨削加工其效果尤其显著。     

A simulation platform for optimal selection of robotic belt grinding system parameters

Robotic belt grinding is an effective process for removing material from geometrically complex workpieces. However, due to the relatively low stiffness of the system, the grinding quality is prone to inaccuracies caused by system dynamics. In order to control the quality of the grinding process, a profound understanding of the system is required. This paper presents a platform for comprehensive modeling and simulation of the robotic belt grinding system. The system kinematics model is based on the CAD model of the workpiece in composition with robot kinematics. The dynamics model is a comprehensive combination of the dynamics of the robot, the grinder, and the interaction between the grinder and the workpiece. A material removal model of the grinding process, which can adapt to workpieces with complicated shapes, is also developed and presented. The system simulation shows that optimal selection of key control parameters of the grinder and proper selection of robot control strategies can efficiently suppress chatter in the grinding process. Furthermore, having the ability to predict material removal rate, the comprehensive simulation platform is also demonstrated to be a strong tool in selecting the grinding process key parameters, namely, robotic velocity and contact force, for the control of material removal to meet dimensional accuracy requirements on workpieces.     

In-process force measurement for diameter control in precision cylindrical grinding

This article shows the theory and implementation of a force measurement-based approach to controlling workpiece diameter in cylindrical grinding. A simple model proposed is used to relate infeed velocity to grinding force. The model is extended to accurately control the amount of material removed in outer diameter plunge grinding given the normal force, which may be monitored in real-time. The model incorporates the key parameters, including the structural loop stiffness, the plunge infeed velocity, and the wheel and workpiece properties. However, only the infeed velocity must be explicitly known. The contribution of this work is experimental validation that the lag between infeed and stock removal can be predicted using force feedback without a priori knowledge of the grinding system. This allows very accurate diameter control (0.25 μm of nominal), even in the presence of thermal drift, wheel wear, and machine error.     

薄环精密件的高精度、高效率的端面磨削

薄环精密件的高精度磨削一直是磨削领域中重要的研究内容,薄环零件的刚性差,而且热容量小,磨削热量又比较大,极易造成较大的变形.文中介绍了该类零件加工中一种行之有效的解决方案--柔性装夹.该柔性装夹工装是一件普通的外圆磨削心轴,在心轴根部的凹槽中放置了圆环状的弹性材料,用以衬紧工件,并提供工件旋转的驱动.通过该柔性装夹方式,在外圆磨床上实现了薄壁件端面的线性磨削,很好地降低了磨削热量的产生,充分冷却还提高了散热效果.某薄壁件的直径/厚度接近18,厚度4±0.01.在该磨削实例中,常规磨削的加工时间约为180分钟/件,合格率60%,而柔性装夹的加工时间约为12分钟/件,合格率98%,取得了非常不俗的实际磨削效果.