凸轮恒磨除率磨削的转速曲线优化

凸轮是复杂的非圆零件,加工过程中,瞬时速度和加速度剧烈变化会降低加工品质。推导了恒磨除率变速磨削数学模型。基于恒力磨削的思想,得到了凸轮C轴变速恒磨除率公式。在此基础上,运用最小二乘法对凸轮轮廓数据进行多项式拟合,得到平滑的凸轮转速曲线和砂轮进给速度曲线。仿真结果表明,该方法能够使磨除率保持近似恒定的同时,还得到平滑的旋转轴转速曲线,并大幅减小C轴的加速度,从而提高凸轮轴磨削精度。     

基于模糊变速的凸轮恒力磨削研究

恒力磨削是非圆零件加工一直追求的目标。根据凸轮轮廓特征提取曲率半径、曲率半径变化率及现行C轴转速,采用模糊模型推理与五点三次平滑滤波相结合的方法获得新的C轴速度,通过C轴变速磨削来控制磨削力。进行了磨削力实验,将应用模糊变速磨削的磨削力与采用恒角速磨削的磨削力相比较。结果表明:磨削力峰值明显减小,幅值更加平稳。     

凸轮X-C联动磨削廓形误差迭代学习控制

凸轮作为具有复杂型线的零件的一种,由若干曲线组成,这就导致了凸轮磨削的困难。目前加工凸轮最为常用的方法是X-C轴联动加工。根据X-C轴联动加工的运动规律可知,X、C轴单轴由于延迟导致的跟踪误差对凸轮磨削精度、廓形误差有着直接的关系。将迭代学习控制引入到X、C单轴控制中,通过减小单轴的跟踪误差的大小来减小凸轮磨削的廓形误差,提高凸轮磨削精度。     

X-C直驱平台平面曲线轮廓磨削廓形误差非线性耦合控制

为提高X-C平台的曲线轮廓加工精度,引入了双轴联动耦合控制思想。根据切点跟踪加工原理,提出X,C轴跟踪误差耦合形成廓形误差的计算模型,在此基础上设计了X-C直驱加工耦合控制系统。为削弱曲线轮廓X-C磨削过程中轮廓轨迹、加工速度变化、磨削力变化、控制参数等因素对轮廓精度的影响,研究非线性PID调节的控制策略来补偿控制X,C轴跟踪误差引起的廓形误差。建立了直线电机与力矩电机构成的X-C直驱加工平台仿真模型,并以凸轮加工为例进行非线性交叉耦合廓形误差补偿控制仿真实验。结果表明:与常规加工相比,所设计的非线性交叉耦合控制器能够在一定程度上提高X-C直驱平台曲线轮廓的加工精度。     

数控凸轮轴磨床工件旋转轴转速优化方法

根据恒磨除率原理,建立了凸轮轴磨削数学模型。通过对凸轮轴数学模型的分析以及系统驱动能力的限制,确定了工件转速非圆段的降速比与砂轮水平进给的最大速度、最大加速度、最大加加速度。提出砂轮进给正、反向同步加减速的控制方法,动态地求解正反向插补会合点同时达到最大进给速度,实现凸轮旋转的最优速度插补。将上述算法进行编程与仿真,并运用到YTMK-CNC8336-16数控凸轮轴磨床加工中。试验结果表明:采用该方法磨削的凸轮轴升程误差可控制在?0.015 mm以内,工件表面粗糙度达到Ra0.25μm,非圆磨削段加工效率提高了30%,实现了凸轮轴的精密高效磨削加工。     

椭圆活塞磨削数学模型及过程仿真方法研究

非圆回转曲面的高精度磨削在现在制造领域中占有重要地位。作为非圆回转曲面典型零件的椭圆活塞是发动机的重要组成元件,磨削质量的好坏直接影响发动机的工作性能。通过研究椭圆活塞的磨削加工机理,提出了椭圆活塞磨削数学模型,利用数学模型的几何关系推算出了X-C联动磨削算法并利用Matlab工具实现了椭圆活塞的磨削过程仿真,最终验证了数学模型的正确性和磨削算法的可行性。并为以后其他非圆回转轮廓的磨削理论研究提供了好的方向。     

凸轮磨削的非圆磨削力模型研究

凸轮轴是一种典型的非圆轮廓类零件,其磨削质量的好坏直接影响发动机的使用性能。通过对凸轮磨削动态弧长的简化以及轮廓曲率半径的计算,推导出一种适合凸轮轴磨削的磨削力计算模型,利用此磨削力模型并使用MATLAB工具实现了对凸轮加工磨削力的仿真,为后续研究以及其他非圆轮廓磨削提供基础。     

凸轮磨削力对X-C联动位置影响研究

为了控制凸轮加工中的轮廓误差,高效、高精度地提高凸轮的廓形精度,研究影响X-C两轴联动的伺服跟踪效果。通过对凸轮轴及砂轮的受力分析,寻求磨削力对于X、C轴跟踪位置的影响关系,提高X-C联动跟踪位置的准确性。分别建立了X轴、C轴的力-变形关系数学模型,对于分析两伺服轴的跟踪位置误差提供了理论依据,以便达到很好的控制凸轮轮廓误差的目的。     

由弧长确定磨削凸轮时的变速规律

依据实验结果，针对摇架式凸轮磨削凸轮时存在的颤振问题，从凸轮磨削过程中各磨削点磨削弧长角度，以瞬时磨削量基本恒定为依据，推导了变现变速磨削时凸轮轴的变速规律。     

凸轮轴磨削加工速度优化调节与自动数控编程研究

为进一步提高凸轮轴的加工精度、表面质量和加工效率,根据X-C轴联动磨床的运动原理,建立了凸轮轴恒线速加工理论数学模型,依据该数学模型采用三次样条拟合插值法,建立了凸轮转速优化调节的数值计算模型。结合具体凸轮轴零件及其磨削加工工艺方案的具体参数,计算出机床各运动轴加工过程的运动数据,在确保无工艺故障的前提下,最终把各轴的运动数据自动转换为对应数控控制系统的数控加工程序,从而实现了凸轮轴磨削的自动数控编程。最后在CNC8312A数控高速凸轮轴磨床上,对钱江32F型号凸轮轴的进气凸轮和排气凸轮分别进行磨削加工试验,得到了预期加工效果。试验验证表明,该加工速度优化调节及其自动数控编程方法在理论上和实践上都是可行的,完全满足实际生产的需要。     

超高速点磨削几何模型参数的研究

介绍了超高速点磨削砂轮的结构并根据砂轮在外圆纵向磨削过程中与工件的干涉情况,建立了超高速点磨削几何模型.研究了砂轮磨削工件时的粗磨区和精磨区的材料去除过程及其几何接触弧长,并在对点磨削中单颗磨粒轨迹进行研究的基础上求得动态接触弧长.得出砂轮粗磨区倾角θ和偏转角α的变化对接触弧长的影响,为今后进一步研究超高速点磨削加工的机理提供了理论基础.     

凸轮磨削的动态速度优化方法研究

凸轮作为一种复杂机械零件,加工过程中磨削精度与当量磨削厚度密切相关,而磨削效率却容易受到速度曲线的影响。为了在保证磨削效率的前提下提高磨削精度,基于凸轮磨削当量厚度与CTC原理,提出了凸轮磨削转速动态优化方法。在优化过程中首先以准恒线磨削速度为基础速度,接着把每圈的磨削过程看成一个周期,利用优化模型将前一磨削周期产生的误差量补偿于X轴,最后结合遗传算法将磨削补偿量重新叠加于C轴转速实现凸轮转速动态优化。仿真结果表明该方法使得进给轴速度变化平缓,凸轮轮廓精度也得到了进一步的提高。     

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。     

基于曲率圆的恒磨除率变速磨削模型分析

汽车凸轮轴加工的精度主要取决于它的轮廓曲线,要获得好的轮廓精度和表面品质,在磨削中采用恒定磨削线速度,使工件速度根据轮廓曲线的变化而变化,这样可以达到很好的轮廓品质,这个理论已经通过加工试验得到了很好的验证。但是随着技术的发展和凸轮轮廓数学建模的不断完善,现在又向着恒定磨除率的方向发展,理论研究表明可以获得更高的加工精度,利用凸轮的曲率圆方程,建立了恒磨除率模型,根据实际加工条件进行速度分析并利用MATLAB进行了仿真。     

非圆磨削加工过程中磨削能耗建模与分析

非圆磨削加工过程的磨削能耗研究对实现曲轴、凸轮轴等复杂轴类零件大批量生产的低碳制造具有重要意义。分析异形零件非圆磨削运动特点,建立异形零件非圆磨削加工过程中的磨削力经验模型,并结合零件的受力情况,构建非圆磨削中工件所受扭矩以及磨削能耗的计算模型。通过仿真分析发现,在扭矩计算模型的参数中切向与法向磨削力比值?对其计算结果影响较大。为此在模型参数辨识中,提出以扭矩计算值和实测值对应各点间及峰峰值间相对误差为目标函数构造关于参数?的多目标约束优化问题,通过求解该优化问题得到最优的参数?。试验证明该方法能有效提高扭矩模型在实际应用中的可信度。以RV减速器偏心轴非圆磨削过程中的磨削能耗为例,利用提出的能耗计算模型,分析了不同磨削参数和磨除率对非圆磨削过程磨削能耗的影响,指导了非圆磨削低能耗加工参数的选取,为进一步优化非圆磨削加工能效提供了基础。     

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。     

薄片砂轮磨切奥氏体不锈钢铸件的试验研究

实际生产中发现,薄片砂轮磨切奥氏体不锈钢铸件的角度改变对加工后表面质量和薄片砂轮磨损的影响比较显著。分析加工奥氏体不锈钢铸件的过程,推导出当量磨削厚度和接触弧长的理论公式,薄片砂轮磨切角度不同时,建立磨切角度与当量磨削厚度和接触弧长间的数学关系。设计单因素试验对比研究磨切角度、薄片砂轮的线速度和进给速度对磨削力和表面质量的影响,对实现生产自动化时选择较为合理的磨切参数具有参考意义。     

基于动态磨削深度的非圆轮廓高速磨削稳定性建模与分析

磨削颤振严重影响非圆轮廓轴类零件的磨削加工表面质量,降低其生产效率.在分析非圆轮廓磨削几何运动学特性的基础上,通过等效简化"工件-砂轮"系统为多自由度弹簧阻尼系统,将砂轮和工件的接触过程转化为物理模型,综合考虑再生效应和非圆轮廓磨削动态几何特性,推导了非圆轮廓动态磨削深度计算方法,并建立了多因素耦合的非圆轮廓磨削动力学模型.以典型非圆轮廓轴类零件-凸轮轴为例,基于试验和理论计算方法获得了磨削工艺系统模态参数和接触刚度,考虑接触刚度非线性特性绘制了磨削工艺系统稳定性叶瓣图;最后,以试验研究验证了所提出模型和方法的正确性,揭示了非圆轮廓磨削颤振稳定性机理,结果表明:考虑接触刚度的稳定性叶瓣图可更准确地预测磨削工艺系统的稳定性,在稳定区域高速磨削可以有效地提高非圆轮廓轴类零件的加工质量,不同轮廓位置的振动状态存在明显差异.     

凸轮廓形数控加工研究

根据凸轮廓形成形机理 ,分析推导了极坐标式凸轮轴磨床凸轮轮廓数控加工两轴联动数学模型 ,建立了在凸轮磨削点的移动速度为常量时 ,凸轮数控加工的插补算法模型 ,为研制数控凸轮轴磨床提供了理论基础     

基于非圆齿轮驱动的恒流量高阶椭圆凸轮泵设计

凸轮泵是一种结构紧凑、无磨损且适用范围广的高性能容积泵。针对新式椭圆凸轮泵流量脉动大的性能缺陷,提出了基于非圆齿轮变速驱动的脉动平抑方法。在阐明高阶椭圆凸轮泵工作原理的基础上,建立了泵的瞬时流量公式,并分析了转子偏心率、阶数及长半轴长度对瞬时流量的影响;针对大脉动流量的成因,提出了基于非圆齿轮的平抑方案,根据瞬时流量公式反求出平抑用非圆齿轮的传动比,通过留数定理证明了非圆齿轮的封闭性,为该非圆齿轮的设计奠定理论基础。分析结果表明:非圆齿轮变速驱动的高阶椭圆凸轮泵可以实现恒流量输出,平抑齿轮和同步齿轮间的相位角误差是制约流量是否恒定的关键参数。