精密螺纹磨削的研究(第一个报告:螺距误差的起因)

近来,机床和长度测量仪等设备上淬硬和磨削丝杠的使用与日俱增,而且对这些磨削丝杠要求有极高的螺距精度,如已普遍使用在数控机床上的那些丝杠。然而,目前的螺纹磨削技术还不能满足这种要求。基于在螺纹磨削中热变形是螺距误差的主要起因这一设想,本文将讨论工件螺纹和磨床热变形的试验和理论分析。为了达到最小的螺距误差,可按照磨削情况加以补偿。为此,根据作者们的试验,使用了一个数字控制系统的补偿装置。试验结果证明,磨削一米丝杠的全长螺距累积误差降到5微米左右;另外,对设计一台磨削高精度丝杠的螺纹磨床提出了一     

精密螺纹磨削的研究——第三个报告,丝杠的热变形

第一个报告叙述了螺纹磨削螺距误差的来源,第二个报告研究了磨削时工件螺纹热变形引起的螺距误差以及对工件内的温度分布进行了理论分析(参见本刊1976,3) 本报告用理论和试验来讨论丝杠和其配合螺母之间的摩擦产生的某些热源所引起的母丝杠的温升和热变形,结果表明,这种热变形对被磨螺纹的螺距精度影响甚大。     

精密螺纹磨削的研究——第五个报告,用数字控制补偿螺距误差

文本为精密螺纹磨削的研究的第五个报告,正如第二,第三,第四个报告所叙的螺距误差主要是由工件的螺纹或磨床的热变形引起,因此,本报告的目的,是在考虑到这些原因的情况下,讨论如何按照磨削条件对螺距误差进行补偿。使用数控补偿装置的结果表明,磨削1米长的丝杠,可使全长上的螺距累积误差减少到5微米左右。(这个实验是在1968年完成的)。     

滚珠丝杠磨削加工热变形误差的分段补偿方法

在分析滚珠丝杠磨削过程中热变形误差变化的基础上,提出一种基于有限元法的确定螺距热误差分段补偿量的算法,并通过具体算例说明了该方法的计算过程,为保证滚珠丝杠的磨削加工精度提供了手段。     

滚珠丝杠粗糙度和螺距误差影响因素的正交分析

针对表面粗糙度和螺距误差对滚珠丝杠性能的影响,通过正交试验对磨削过程中影响滚珠丝杠粗糙度和螺距误差的因素:砂轮转速、修整进给速度、丝杠转速、磨削深度进行试验探究,确定各因素对滚珠丝杠性能影响的主次顺序和最佳组合。研究发现,磨削过程中,粗糙度最小的工艺参数组合为砂轮转速1 144 r/min,修整进给速度208 mm/min,丝杠转速16 mm/min,切削深度2μm。以上参数影响滚珠丝杠表面平均粗糙度的主次顺序为:砂轮转速→修整进给速度→磨床丝杠转速→切削深度。螺距误差最小的工艺参数组合为砂轮转速1 144 r/min,修整进给速度208 mm/min,丝杠转速16 mm/min,切削深度1μm。以上参数影响滚珠丝杠螺距误差的主次顺序为丝杠转速→磨削深度→修整进给速度→砂轮转速。     

精密滚珠丝杠磨削加工中的热变形控制

分析了精密丝杠磨削过程中引起工件热变形的主要因素，提出了通过控制磨削温度来减小和控制工件热变形的方法和途径。     

滚珠丝杠磨削过程中热变形规律的研究

通过建立滚珠丝杠磨削过程中其温度场及热变形的离散数学模型,分析研究了温度、冷却液及半径对热变形和补偿系统的影响,进而得出有益于提高螺距误差补偿系统实时性和准确性的结论.     

使用激光反馈系统的精密螺纹磨削

作者研究了螺纹磨削获得高精度螺距丝杠的方法。一种使用激光测量螺纹磨床工作台进给误差的闭合补偿系统用于现有磨削系统,大大简化了高精度螺距丝杠的磨削。     

精密螺纹磨削的研究(第二个报告:工件的热变形)

第一个报告叙述了螺距误差的起因,着重说明了磨削热引起的工件热变形是精密螺纹磨削中最重要的问题之一,它直接影响到螺距精度。在(a)干磨,(b)用主轴油磨削,(c)用水溶性油磨削等三种情况下研究了一米长的工件的温升、温度分布以及纵向热伸长。试验的主要结果如下: 1.在所有情况下,测得的工件温度分布同根据移动热源的热传导理论的计算结果是一致的。     

车床用激光积极测量装置

加工过程中尺寸的自动控制关键取决于控制刀具和工件之间相对位置的闭环设计。其实,环外的因素和环内的一些因素一样,会影响该系统的精度,这都是常有的事。这样的因素包括有刀具的变形。刀具磨损,有时还包括有横向丝杠的侧向间隙和螺距误差(虽然高精度滚珠丝杠和螺母的问世已减少了螺距误差的意义)、当然,控制工件尺寸的理想解决办法,是要能在加工过程中测量正在加工着的表面。因此,全世界研究工作者的当务之急就是搞积极测量。     

精密长丝杠磨削过程中工件热变形的分析

对丝杠磨削过程中磨削热的热源强度进行了分析与计算,给出了丝杠内部温度场的计算方法,对丝杠的热变形规律进行了分析,通过一个计算实例,对丝杠磨削过程中的一些热现象进行了总结。     

Intelligent control of precision thread grinding

This paper presents an intelligent control method for obtaining a leadscrew of higher lead accuracy in thread grinding. Leadscrews are important for machine tools or length measuring machines. With the development of CNC machine tools, leadscrews are required to have high-level precision. This paper describes an improved control method for closed-loop compensation in the thread grinding and analyses of instantaneous drive chain errors. To reduce such errors, a newly designed intelligent control system is constructed. As a result, a leadscrew with high pitch accuracy can be obtained.     

细长轴磨削变形的变速优化智能预测控制研究

在建立细长轴磨削过程中工件弹性变形数学模型的基础上，打破了传统的恒速控制方法，提出了一种控制细长轴磨削弹性变形的变速优化适应控制策略：根据磨削系统沿工件轴向各点刚度的不同，通过不断改变工件转速和纵向进给速度，控制法向磨削力的变化，进而控制工件的弹性变形；同时，由一个神经网络预测系统和一个模糊控制系统实时控制加工过程中的磨削深度，进一步控制加工中由于砂轮磨损而引起的细长轴形状误差。仿真和实验结果表明：变速优化适应控制策略和模糊神经网络预测控制方法是可行的，可极大地提高磨削生产率，减小细长轴的形状误差。     

Measurement and compensation of pitch error based on GMA with elimination of its hysteresis

This paper proposes a pitch error compensation technique with decomposition of mechanical signals based on giant magnetostrictive actuator (GMA) to eliminate tool tracking errors and to reach a high machining precision. In ultra-precision cutting, grinding and nontraditional machining, there is a difficult problem for achieving long travel and high precision. Considering the characteristics of giant magnetostrictive materials (GMM), a micro-displacement GMA with a flexure hinge micro-motion table is designed, and used for error compensation. The inherent hysteresis nonlinearity of the GMA is controlled effectively by a sliding mode robust adaptive controller (SMC). Aiming at reducing the positioning error of a precision working table driven by an AC servo motor, the measurement of the dynamical characteristics of the system is carried out by a laser interferometer. The leadscrew pitch error, which accounts for most of the error detected, is separated out by an improved signal filter algorithm. Experimental results show that the positioning error is reduced to an extent within ±8 μm from ±20 μm after compensation, which demonstrates the feasibility of the control and compensation method.     

非一致曲率表面下的气压砂轮磨粒剪胀及加工试验研究#br#

针对软固结磨粒气压砂轮在加工异形曲面时,工件所受的切削力以及接触区内磨粒速度因工件曲率发生变化,导致工件不同曲率处材料去除量不均匀的问题, 基于修正的Rowe剪胀理论建立砂轮切削力模型,提出了非一致曲率表面下修正的气压砂轮材料去除模型。通过EDEM软件建立了软固结磨粒气压砂轮模型,分析了砂轮下压量为1.5 mm时工件曲率对接触力以及接触区内磨粒速度的影响。搭建气压砂轮加工试验平台,通过光整加工试验验证修正的材料去除模型。研究结果表明：修正的材料去除模型平均绝对值误差为0.095,而原始的材料去除模型平均绝对值误差为0.291,说明修正的材料去除模型可以用于气压砂轮抛光过程中的定量分析,且工件加工表面划痕明显减少。     

基于动态轮廓采样法的轴向超声振动辅助磨削工件表面形貌预测与试验验证

提出了一种基于动态轮廓采样法的轴向超声振动辅助磨削的工件表面形貌预测方法。假设磨粒直径服从正态分布,磨粒位置服从随机分布,生成砂轮表面形貌的模型,从运动学角度建立了轴向超声振动辅助磨削过程中任意磨粒的轨迹方程,针对磨粒运动轨迹的特点,提出了动态轮廓采样方法。通过建立磨削沟槽变宽模型,引入了磨削弹性变形模型和塑性堆积模型,对动态轮廓采样方法进行了修正,最终得出工件表面形貌的预测结果。对预测结果进行了试验验证,对比分析了工件表面形貌的预测结果和实测结果,两者特征相似,且比较工件表面粗糙度的预测值和实测值平均误差为5.3%,从而验证了该预测方法的准确性。     

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。     

降低齿轮齿距累积偏差的方法

为了减小齿轮磨削加工中的磨床系统分度误差,提高齿轮加工精度,分析了齿轮磨床分度误差、齿轮安装偏心和齿轮齿距偏差之间的关系,获得了分度误差的计算方法,并计算出了齿轮磨床的分度误差。依据计算得到的分度误差值调整磨床,降低磨床分度误差,减小齿轮齿距累积偏差,提高了齿轮加工精度。以Y7125大平面砂轮磨齿机床为例验证了提出方法的可行性。建立了齿轮安装偏心和齿廓偏差的数学模型,求出了齿轮安装偏心的幅值和相位角,然后由齿轮安装偏心、磨床分度误差和齿轮齿距偏差的关系得到磨床的分度误差值。根据计算得到的分度误差值调整磨床分度盘,使磨床的分度误差从17.7μm减少为3.3μm,被加工齿轮的齿距累积总偏差由46.9μm降低到11.5μm,齿距精度达到三级。验证结果表明,按照这种方法调整磨床可以快速有效地降低磨床的系统分度误差,从而降低齿轮的齿距累积偏差。     

丝杠冷滚打变形力影响因素研究

为研究丝杠冷滚打成形过程中滚打轮半径、滚打轮圆角半径和打入量与变形力之间的关系,在丝杠冷滚打成形原理的基础上建立了有限元仿真模型。通过仿真获得单次滚打以及多次滚打成形过程中,变形力随滚打轮半径、滚打轮圆角半径和打入量的变化规律;设计了正交试验,研究打入量、滚打轴转速、滚打轮厚度及工件转速4个因素对变形力的影响规律。在自行设计的冷滚打成形丝杠设备上进行实验,测得变形力的变化趋势与仿真结果基本一致,验证了有限元仿真模型的正确性。