曲轴新型非圆随动磨削运动模型的研究

研究一种曲轴新型非圆随动磨削运动模型,提出基于砂轮架水平进给轴、附加升降轴与工件转动轴联动的随动磨削控制方式,通过砂轮架水平进给轴、附加升降轴的连续圆弧插补运动与曲轴连杆颈偏心圆周运动同步,确保曲轴工件绕主轴颈中心回转时砂轮与连杆颈切点始终与砂轮中心、连杆颈中心保持三点一线关系,继而实现连杆颈的恒线速精密磨削加工;从运动学角度分析砂轮架水平进给轴与附加升降轴的垂直度误差、数控系统响应偏差对连杆颈磨削精度的影响规律以及相应解决措施;通过新型非圆随动磨削运动模型计算机仿真分析与样品磨削加工试验表明,所研究随动磨削运动模型具有砂轮磨损适应能力强、机床运动控制简便、曲轴连杆颈磨削精度高的显著特点.     

离轴楔形非球面平行磨削及补偿技术研究

针对精密光学系统中对高精度离轴楔形非球面透镜的加工要求,提出采用由倾角可调三轴摆动式数控夹具系统和精密磨床数控系统(Computer numerical control,CNC)协调完成离轴楔形非球面透镜的高效加工方法。设计三轴摆动式数控夹具机构及控制系统相关程序,完成夹具制造及调整,在数控精密平面磨床上实现对离轴楔形非球面平行磨削加工。倾角可调夹具的设计简化原有的加工工序,提高加工效率。根据平行磨削加工原理对加工插补误差和工件形面误差进行模拟计算,结果表明:夹具旋转误差以及工件的形状尺寸会对加工精度产生较大影响。根据模拟结果和平行磨削方法原理,设计工件加工误差的在位补偿方法。通过平行磨削加工及补偿试验证明:在位补偿方法可以有效提高工件的加工精度。     

曲轴非圆磨削运动中动态误差及补偿

动态误差是影响曲轴非圆磨削加工精度的主要因素,动态误差补偿可实时修正磨削过程的各种误差,保证补加工工件的加工精度.通过分析曲轴非圆磨削过程中动态误差产生的原因,对非圆磨削中数控系统的伺服滞后误差进行了定量分析,并对以恒线速度为基础的运动模型进行了仿真计算,计算结果表明,伺服滞后误差严重影响加工精度,且数控系统的调整只能减少伺服滞后误差,不能消除伺服滞后误差.提出了采用神经网络预测曲轴非圆磨削过程的误差,并对补偿数据进行必要的延迟处理后进行相应的补偿,以解决在线测量的角度偏差.通过离线测量加工试验表明,采用径向基函数网络较好地解决了曲轴非圆磨削过程中的误差补偿.     

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。     

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。     

基于电子齿轮箱的内啮合强力珩齿同步误差补偿方法研究

电子齿轮箱作为一种特殊的多轴联动控制技术,是齿轮展成加工机床数控系统中的控制核心,其同步控制精度决定齿轮加工精度。内啮合强力珩齿作为一种重要的齿轮精密加工工艺,其展成加工精度很大程度上由电子齿轮箱的控制精度决定。文章结合强力珩齿加工的运动学模型,建立了内啮合强力珩齿的电子齿轮箱模型,将强力珩齿加工各运动轴跟踪误差的相对差值定义为同步误差,并将其映射到齿距偏差、齿廓偏差和螺旋线偏差上;提出一种基于电子齿轮箱的同步误差补偿控制方法,建立了同步补偿控制模型;在d SPACE半实物多轴运动仿真平台上,进行内啮合强力珩齿加工的运动控制实验。实验结果表明：所提出的基于电子齿轮箱的同步误差补偿方法可以有效降低内啮合强力珩齿的同步误差。     

曲轴切点跟踪随动磨削的运动学原理分析

曲轴的切点跟踪随动磨削是集数学建模技术、运动控制技术、数控编程技术和高速磨削技术为一体的高科技产物。根据曲轴切点跟踪随动磨削的运动学原理,研究了用曲轴的主轴颈定位,以主轴颈中心线为回转中心,一次装夹工件磨出主轴颈和连杆颈的运动学原理和运动控制方法,并总结出以运动控制模型为基础,采用计算机数控(CNC)技术,按照所建模型实现头架C1轴和尾架C2轴的同步旋转以及与砂轮架进给(X轴)的插补联动的磨削方法。针对切点跟踪随动磨削的运动学原理和运动控制方法作了简要的论述,分析了若干运动控制模型,对设计制造大型数控切点跟踪曲轴磨床具有指导意义。     

复杂轴类零件非圆轮廓接触式随动测量方法

非圆轮廓随动接触测量方法研究对实现曲轴、凸轮轴等复杂轴类零件高精度、高效率检测具有重要意义,针对复杂轴类零件非圆轮廓表面检测设计了一套接触式随动测量方案。借助头尾架环规建立工件坐标系,提出了回转中心与顶尖几何中心相对位置关系标定方法,建立了随动接触测量装置沿工件轴线方向运动时与回转轴线不平行引起的系统误差计算模型。利用凸轮基圆区域的转角与径向尺寸进行基圆最小二乘圆心位置寻优,以实现凸轮偏心修正,采用敏感点法与最小二乘法相结合的方式构建了凸轮升程误差评价模型。仿真分析了随动接触测量装置安装误差与顶尖几何中心标定误差对凸轮升程误差评定的影响。与ADCOLE 1200SH专用量仪的对比试验和重复性测量试验研究表明:SE13-J10型轴类零件随动接触测量机的凸轮尺寸、形位误差测量精度和重复精度满足轴类零件高精度测量需求,验证了接触式随动测量方案与凸轮误差评价模型的正确性。     

等误差直线逼近原理在凸轮数控加工编程中的应用

提出一种基于等误差直线逼近插补原理在凸轮数控加工中的数学处理及节点计算的方法。采用FANUC0i系统宏程序编写数控程序,完成节点的计算、插补的终点判断及加工运动的实现。实践证明,采用等误差直线逼近插补原理加工工件有效提高了工件的加工精度,参数化的程序模式有效地提高了编程效率和可靠性。     

基于谐波分解的滚齿加工齿距误差在机补偿方法研究

为提高齿轮的滚齿加工精度,提出了一种基于谐波分解的滚齿加工齿距误差在机补偿方法。利用在机测量系统对含有加工余量的齿轮进行齿距累积偏差的测量,得到齿距累积偏差曲线;根据离散傅里叶变换求取齿距累积偏差曲线的幅值谱和相位谱,通过所求得的幅值谱和相位谱求解误差补偿量,以加工程序(NC程序)的形式输入数控系统;通过控制滚刀和工件之间的啮合关系,从而实现齿轮齿距累积偏差的在机补偿。通过VeriCut进行的齿轮加工仿真结果表明,该方法可以减小被加工齿轮的齿距累积偏差,使滚齿加工的齿距加工精度提高2-3个精度等级。     

多轴数控机床的在机测量方案创成及优化方法

多轴数控机床的在机测量会存在冗余运动自由度,由此导致一个测量任务会有多个与之对应的伺服运动方案,而确定最优的伺服运动方案,是保证在机测量性能的前提。针对这一问题,提出一种基于机床功能且面向测量任务的在机测量运动方案创成方法：采用多体系统理论及齐次坐标变换方法对被测对象的几何特征及数控机床的运动形式进行数学解析;建立以被测几何特征为自变量、以机床伺服运动为因变量的函数方程;求解该方程获得所有可能的测量运动方案。在此基础上,通过分析方程解的取值范围,验证所有测量运动方案的功能;考虑到数控机床的结构及伺服特性对测量精度的影响,提出了测量方案性能评价准则,并据此确定最优的测量方案。在某数控成形砂轮磨齿机上进行了齿形偏差的在机测量,试验结果验证了该方法的有效性和可行性。利用该方法确定的最优在机测量方案测量精度高、重复性好。     

提高精密凸轮磨削精度的几何误差补偿技术

针对精密凸轮加工中存在的精度问题，推导出凸轮磨削中的理想砂轮中心包络线的求解方程，进而将基于多体系统理论的误差补偿技术与凸轮加工设计方法相结合，研究了理想数控指令的生成方法、砂轮轮廓误差的计算方法、精密数控指令和逆变凸轮廓型的求解算法，在此基础上，开发出凸轮精密磨削过程的误差补偿与动态仿真分析软件。实验表明，运用该软件生成的精密数控指令以及逆变凸轮廓型，可直接保证凸轮廓型的加工精度，提高凸轮生产效率50％以上。     

采用伺服电机的电子凸轮控制系统设计

针对传统机械凸轮存在的难加工、易磨损、难维护的问题,采用伺服电机设计了电子凸轮先进控制系统。该系统硬件采用德国倍福伺服运动控制实验平台,由嵌入式PC、数字伺服驱动器、永磁同步伺服电机、滚珠丝杠直线平台等组成,控制系统采用位置环、速度环、电流环三环控制模式,根据内部虚拟主轴的位移和电子凸轮表插值计算出了从轴伺服电机的位置指令、速度指令,模拟实际凸轮轨迹实现滚珠丝杠直线往复运动,并在上升和下降阶段采用五次多项式作为插值函数,保证了速度曲线、加速度曲线存在且连续,提高了机构运动性能。实验结果表明,采用电子凸轮方案后,丝杠在位移精度和反应速度方面均能获得良好效果,可以把跟随误差控制在0.005 mm内,证明采用电子凸轮代替原有机械直动推杆凸轮是可行的。     

基于微定位工作台的精密磨削过程动力学建模与误差补偿技术

为了消除传统平面磨床砂轮振动对加工精度的影响,提出了采用自行设计的纳米级微定位工作台进行在线动态补偿的方法。为了对平面磨床的动平台上安装有微定位工作台的新型机床磨削过程的特性进行研究,分析了磨头-砂轮-微定位工作台组成系统的动力学行为。运用模态综合理论和拉格朗日方程建立了磨削过程模态坐标下的动力学模型,并利用状态空间方法得到了磨床在模态坐标下振动响应的数值计算公式。由振型叠加原理,得到具有微定位工作台补偿装置的新型平面磨床在物理坐标下的响应。在此基础上分析了磨床系统的动态特性和补偿前后的加工精度。仿真结果表明,采用微定位工作台进行在线振动补偿,可有效地提高加工工件的表面质量。     

Repetitive Measurement and Compensation to Improve Workpiece Machining Accuracy

Achieving workpiece high accuracy at low cost is one of the greatest challenges in the manufacturing industry. A repetitive error measurement and compensation scheme to improve the workpiece diameter accuracy for machining centres is des-cribed. The scheme entails an on-machine measurement and error compensation technology between machining processes. The workpiece diameters are measured along the workpiece length by using a fine touch sensor. The workpiece diameters in the compensation program are modified for implementation of next pass error correction. The technology is realised on a CNC turning centre. This method works well in hard machining and turned workpieces with large length–diameter ratios where the machining process induced errors are significantly greater than errors from other sources. It demonstrates that the work-piece can obtain maximum possible machining accuracy by this repetitive measurement and compensation technique.     

Critical success factors for Kaizen implementation in manufacturing industries in Mexico

To machine a noncoaxial nonaxisymmetric aspheric lens, a new parallel grinding method that employs a fixture with an adjustable gradient (AGF) is proposed. The AGF is developed for a three-axis computer numerically controlled grinding machine. The grinding method is presented according to the proposed grinding system. To ensure the machining accuracy, the main machining errors and the compensation algorithm are discussed for the grinding method using the AGF. Simulation results show that the AGF rotation errors are crucial factors affecting the profile error of the machined workpiece. Experimental results show that employing the compensation algorithm increases machining accuracy.     

轴交角误差对内齿轮刮齿加工精度的影响分析

针对内齿轮刮齿加工过程中,由于轴交角误差的存在而影响齿轮加工精度的问题,为了提高刮齿机的加工精度,首先建立了无进给、刀具进给和工件进给三种运动方式下刀具与工件之间的运动学模型;其次,通过分析不同轴交角误差方向下刀具和工件之间的相对运动关系,研究了内齿轮齿廓加工误差的产生机理;然后,通过建立多因素耦合关系模型,分析了不同轴交角误差方向对刮齿加工误差的影响程度,获得了最佳的轴向进给方式和轴交角误差方向;最后,通过样机试切实验验证了理论分析的有效性,样机满足6级加工精度要求。     

Geometric error compensation software system for CNC machine tools based on NC program reconstructing

It has been proved that error compensation is an effective approach to improve machining accuracy of a machine tool cost efficiently. In this paper, the framework of an error compensation software system, which can realize software error compensation via numerical control (NC) programs reconstructing, is investigated. And the algorithms relating to error prediction are discussed in detail, such as positioning movement error compensation, linear interpolation movement, and circular interpolation movement error compensation. To realize the error compensation, NC program is reconstructed according to the predicted errors during virtual machining before it is fed to the actual machining. Two controlled machining experiments were carried out. The results show that error compensation methods via reconstructing NC programs can improve the movement accuracy of a computer numerical control CNC machine tool obviously.