二次旋转曲面精密磨削原理与运动控制方法

针对旋转抛物面、旋转双曲面等非球面精密磨削加工技术难题,在旋转球面精密磨削方法研究基础上,提出旋转抛物面、旋转双曲面等非球面的展成与摆动复合的精密磨削新原理,使磨削主轴旋转中心线与曲线上磨削点的法线重合、磨削主轴的摆动中心点始终保持在旋转曲面的旋转轴上,从而避免原理性误差,通过理论分析证明该原理的可行性。对非球面展成与摆动复合精密磨削新原理的运动控制模型进行了讨论,构建具有在线自动检测功能的非球面精密磨削样机,应用在线自动检测功能,克服磨削过程中砂轮损耗对磨削精度的影响,实现磨削、检测自动化操作,一次参数设定就可完成整个磨削过程,提高了磨削效率。试验结果表明,磨削精度达到了令人满意的效果。     

基于PMAC时基控制的离轴抛物面超精密加工技术

为了实现对离轴抛物面等非回转对称、不规则复杂曲面零件的金刚石超精密车削成型。本文提出了一种基于PMAC时基控制的离轴抛物面加工方法。论文首先依据平移旋转方程对工件的坐标进行转换,然后根据时基控制原理计算控制参数,最后通过分析刀具的运动过程进行了工艺试验。实验结果表明,在主轴转速96 r·min-1时,切削深度0.005 mm,刀具进给率1 mm·min-1等切削参数进行加工时,成功地获得面形精度2μm,粗糙度Ra为0.02的离轴抛物面。该方法不仅适用于离轴抛物面的加工,还适用于其它回转对称、不规则的自由曲面的超精密加工。     

双曲面麻花钻数学模型及刃磨方法研究

提出了具有非直线刃的回转双曲面麻花钻数学模型的简化计算方法及钻头锋角合理定义点的选取,给出了双曲面钻型刃磨时其设计参数与刃磨参数的相互关系,并对此类二次回转曲面钻头提出了与传统的刃磨方法有根本区别的分层磨削插补成形的点磨削成形刃磨新方法。对以二次回转曲面作后刀面的钻头进行了刃磨原理分析。     

刀具螺旋槽磨削接触线的几何求解及其在三维建模中的应用

由于解析法求解接触线难以在三维软件中实现参数化,旋转类整体刀具螺旋槽三维建模时尚未利用磨削接触线。提出一种基于极限思想求解螺旋槽磨削接触线的几何方法,首先,阐述该方法的数学原理,然后,将基于极限思想推导的螺旋槽磨削曲面共轭条件与基于包络原理推导的曲面共轭条件进行对比;结果表明二者形式完全一样,证明了几何法求解磨削接触线的可靠性,同时对新方法的具体实施步骤进行说明,最后,通过四刃平头立铣刀三维实体建模的具体实例,论述螺旋槽磨削接触线的极限几何求解法在刀具三维建模中的应用。     

纳米氧化锆陶瓷刀剪高效高精磨削工艺参数优化研究

基于刀剪专用磨削设备的特点,在选择较大精磨削厚度(0.4 mm/刀)、保证高效精磨削的前提下,分析其它磨削工艺参数(切削速度、进给量和被加工工件的曲率半径)对表面粗糙度的影响规律。基于二阶响应曲面法,建立了表面粗糙度预测模型;根据试验结果,采用最小二乘估计得出回归系数,对回归方程进行了显著性检验,运用方差分析检验了该预测模型的拟合度,利用响应曲面法对表面粗糙度建立等值响应曲面,通过磨削参数的优化,在保证加工质量的前提下,获得更高的材料去除率。结果表明,被加工工件的曲率半径对磨削表面粗糙度的影响最大,进给量次之,切削速度影响最小;二次响应曲面法预测模型回归显著,置信度高,可用于加工前的磨削参数选择,达到对表面粗糙度进行预测和控制的目的,从而实现纳米氧化锆陶瓷刀剪高效高精磨削。     

结构可靠性界限计算的包络面方法

在结构二次二阶矩可靠性指标计算方法的基础上,结合包络面的思想,提出了基于包络面的结构可靠性界限计算方法。该方法在最可几失效域以旋转抛物面作为结构极限状态曲面的内外包络面,通过计算包络面的失效概率确定结构可靠性界限区间,并通过两个算例验证了该方法的可行性和计算精度。算例结果表明,该方法计算结果最接近蒙特卡洛方法的结果,相对误差小,计算精度高,具有工程实用价值。     

基于响应曲面法的微磨削钛合金表面粗糙度预测分析

微磨削以极高的加工精度和灵活的加工特性在微宏制造领域越来越受到重视。针对钛合金工件的微磨削,运用二次回归正交旋转组合设计方法安排了19组试验,并结合响应曲面法(RSM),分析了微磨削过程中主轴转速、进给速度、磨削深度对表面粗糙度的影响规律。结果表明:在本文的工艺参数范围内,进给速度对微磨削表面粗糙度的影响最大,主轴转速次之,磨削深度影响最小。运用该预测模型,获得了Ra为163nm的磨削表面,为优化微磨削参数和控制表面质量提供依据。     

成型磨削砂轮廓型的设计计算

针对螺旋曲面加工过程中工件与刀具空间啮合关系的特点,主要研究螺旋曲面磨削加工过程中的刀具廓形计算。根据刀具回转曲面与工件螺旋曲面间的空间共轭关系,灵活运用啮合原理,通过数学建模、空间坐标转换等方法计算出砂轮的廓形,为后续研究提供了数学思路和理论支持。由于各类共轭曲面存在相似的共性,提出的算法对各类共轭曲面的计算与设计均有一定的帮助。     

面齿轮磨削表层金相组织的试验研究

利用金相显微镜观察面齿轮磨削表层金相组织特征,通过检测分析发现:面齿轮磨削表面的金相组织为细针状回火马氏体、残留奥氏体和粗大碳化物,心部组织为粗大的板条状回火马氏体。采用基于二阶响应曲面法建立了面齿轮残余奥氏体量预测模型,根据试验结果,采用最小二乘估计得出回归系数,对回归方程进行了显著性检验.结果表明:二次响应曲面法预测模型回归显著,置信度高,可以用于进行加工前的磨削参数选择,以达到对残余奥氏体量进行预测和控制的目的。     

面齿轮磨削温度场分析

基于蜗杆砂轮磨削面齿轮原理和空间曲面理论,推导了面齿轮齿面磨削点处主曲率和主方向计算公式;基于瞬时椭圆接触理论和磨削热理论,建立了面齿轮磨削温度场理论公式;基于ANASY建立面齿轮磨削温度场有限元模型,完成了磨削温度场有限元仿真;设计完成了磨削温度场实验,验证了有限元法的正确性;基于正交试验法,研究了磨削工艺参数对齿面温度分布的影响规律。     

单叶旋转双曲面的加工方法

单叶旋转双曲面(见附图)结构,在机床行业中时有出现。目前加工该曲面,不论是车削或外圆磨削,都要借助于成形靠模加工。若是大批量生产,还要设计制造专机,这对单件、小批生产显然是不适用的。本文介绍一种较为简单的方法,它用普通车床或磨床即能进行车或磨削加工,现就该曲面的加工原理及有关问题作一探讨。     

基于宏程序的非圆曲面数控车削编程

非圆曲面编程过程存在计算量大、加工精度低、表面质量差等不足,基于此,提出了在非圆曲面加工中应用宏程序进行程序编制的方法.以抛物面为例,分析了抛物面应用宏程序进行数控加工的流程,并对零件上的抛物面的粗加工进行了实例编程,有效地提升了数控加工的经济效益.     

磨削旋转曲面时方向导数在确定砂轮最大直径中的应用

在磨削某些旋转曲面时，砂轮直径不能超过一个最大值。否则，砂轮将与磨削面发生干涉。而在确定这个最大值时，往往需要求出砂轮的径向截面与旋转曲面所形成的截交线顶点处的曲率半径。通常是用空间解析几何的方法进行求解，其步骤为：1．以旋转曲面的顶点或中心为坐标原点建立空间直角坐标系，写出旋转曲面及砂轮径向截平面的方程式；2．将上述两方程式联立求解，求出截交线的曲线方程式；3．对截交线曲线方程式进行空间坐标变换，得出截交线在砂轮径向截平面内直角坐标系中的方程式；4．对“3”中得出的方程式求导数，写出裁交线上任意点…     

陶瓷手机后盖恒压力抛光技术

针对曲面陶瓷手机后盖精密加工中存在的良品率低的问题,提出了一种基于恒压力控制的工具型磨削机器人柔性抛光工艺。文中搭建了曲面陶瓷手机后盖抛光实验平台,研究了工业机器人主动恒力装置的工作原理及内部控制系统模型;通过主动恒力装置控制不同组的抛光压力对曲面陶瓷手机后盖进行抛光实验,探究了抛光压力对曲面陶瓷手机后盖的抛光质量与磨削比的影响规律。     

一种通用二次旋转曲面面轮廓度算法

提出了一种通用求二次旋转曲面面轮廓度的算法。首先使用最小二乘法利用所有的测量点求出被测曲面的一般方程,根据被测曲面特征采用高精度算法从二次齐次变换矩阵求出一特定的特征值及其相应的特征矢量,则该矢量为二次旋转曲面的旋转轴线方向。然后以此方向作为被测曲面的基准轴线方向,确定出旋转及平移坐标变换矩阵。根据各参照曲面的特征,确定出被测曲面的面轮廓度计算公式。最后给出一个模拟实例以验证该算法的有效性。这一算法在数学模型建立过程中没有使用任何简化和近似的方法,所以不存在模型误差,仅有计算误差,具有精度高、算法稳定的特点,而且对被测物体的放置没有特殊的限制,在坐标类测量仪器中具有广阔的用途。     

基于数控车床的平面二次包络蜗杆专用磨头设计

介绍了一种基于数控车床的平面二次包络蜗杆专用磨床的磨头设计。根据平面二次包络蜗杆的磨削原理及参数调整要求,在对专用磨头进行详细功能分析的基础上完成了结构设计,并对专用磨头的具体结构设计及调整方法做了详细说明。保证了在数控车床上实现平面二次包络蜗杆的磨削,取得了较好的效果。     

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。     

基于轴承套圈磨削工艺试验的理论方法研究

分析了正交试验、二次回归通用旋转组合方法和灰色系统理论的基本原理,应用以上三种方法进行轴承套圈ELID磨削工艺试验设计分析,根据各因素的影响规律优化工艺参数,并基于磨削试验对以上三种方法进行分析,研究各方法的指导作用、特点和适用场合。     

连续分度展成磨内齿圈的原理及砂轮的球面螺旋面方程

对球面螺旋面砂轮磨削内齿圈的工作原理进行了理论探讨,给出球面螺旋线导程和螺旋运动参数的定义及计算式,建立了砂轮的球面螺旋曲面方程。     

复杂曲面型面柔性砂带磨削关键技术研究

根据曲面型面砂带磨削的特点和要求,在分析曲面型面砂带磨削所需控制运动基础上,建立了砂带磨削运动关系模型;讨论了曲面型面砂带磨床的可行性结构方案,完成了磨床机械结构的开发和设计;针对柔性砂带磨削精度难以控制问题,提出了通过控制磨削压力实现对磨削深度的控制,开发了可控磨削力的砂带磨头;以UG/API为开发工具,在UG平台上开发了砂带磨削编程系统,包括对磨削力的编程控制;基于工控机+运动控制器平台开发了曲面型面砂带磨削专用数控系统。通过一个个关键技术研究,最终研制完成可控磨削力的六轴联动数控砂带磨床样机产品,经对汽轮机叶片曲面型面实际磨削试验验证,所研制的砂带磨床样机产品满足曲面型面零件光整加工要求。