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。     

凸轮磨削轮廓误差与速度关系特性研究

分析了轮廓误差与磨削速度之间的关系并通过模型进行验证,提出基于凸轮曲率变化指导(基圆)磨削速度,曲率变化大(敏感区)的部分低速磨削,变化小的部分采用高速磨削。所提出的凸轮磨削轮廓误差与磨削速度之间的特性关系能够为凸轮机械加工过程提供理论指导。     

切点跟踪磨削法磨削凸轮轴零件分析

分析了凸轮轴零件的切点跟踪磨削法的磨削运动特点。分析了砂轮中心位移模型,分析了恒线速磨削条件下的凸轮理论转速,进行了凸轮转速的优化。最后对湖南大学开发的MKC200超高速数控非圆轮廓外表面磨床进行了介绍。     

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。     

改进粗磨靠模减小凸轮精磨余量

内燃机凸轮轴凸轮与键槽之间有角度位置要求(见图1)。在以键槽定位磨削凸轮时因夹角误差的影响使凸轮磨削余量不均匀。夹角误差较大时,导致凸轮某侧余量不足。所以凸轮的磨削余量要比相同尺寸的外圆磨削余量要增大一些。通常,将增大的余量在凸轮上均匀分布,但实际上凸轮轮廓各点并不都受夹角误差的影响(见图2),凸轮由基圆、过渡弧、腹弧、顶弧组成。其中,基圆、凸轮最顶点曲率中心与定位基准重合,在磨削加工时,不受夹角误差影响。因此,这两处没有必要因夹角误差而增加余量。顶弧、腹弧、过渡弧曲率中心与定位基准不重合,要受夹角误差的影响,但各点受夹角误差的影响程度     

基于切点跟踪磨削法凸轮运动模型的研究

凸轮加工采用的是一种非圆磨削策略,根据凸轮切点跟踪磨削原理给出了凸轮磨削数学模型和恒线速度磨削条件下凸轮转速数学模型。重点分析了在恒转速和恒线速度磨削两种情况下凸轮转速规律的变化,通过仿真分析,找出影响凸轮加工精度的原因,并依此寻求恰当的加工方法。     

凸轮磨削力变化规律研究

为了减小凸轮的轮廓误差,以便高效、高精度地提高凸轮的轮廓廓形精度,分析了凸轮轮廓的廓形特点;基于平面磨削的理论知识,根据凸轮轮廓的特征,研究了凸轮磨削力和凸轮曲率半径的关系,进而得到磨削力随着凸轮升程变化的规律,建立了凸轮磨削力和发动机升程之间的数学模型;以直动平底从动件盘形凸轮为例,通过MATLAB软件仿真验证了所建立凸轮磨削力模型的正确性,并将研究结果和实际磨削加工测得的数据进行了对比,得到凸轮磨削力的变化趋势与计算模型的变化趋势相一致,为凸轮的X-C联动磨削加工过程控制研究提供了理论依据和新思路。     

圆弧标准凸轮加工方法的改进

内燃机配气凸轮的加工精度要求很高。为保证质量,大批生产是在专用机床上,利用靠模进行加工的。因此必须制造一副能保证凸轮轮廓精度的凸轮靠模。我厂曾采用过标准凸轮反靠磨削法,精密分度,逐点磨削法以及电火花线切割加工。然而,用这几种方法加工的质量和效率,都不能令人满意。配气凸轮轮廓如图1所示,是由四段圆     

平面凸轮的CAD／CAM一体化恒速磨削

平面凸轮的CAD/CAM一体化磨削加工是一种先进的磨削加工技术。它是能直接地把凸轮的基本参数(基圆半径、运动角、滚子半径、从动件的运动规律等)和刀具半径输入给凸轮磨床,不经过凸轮轮廓的计算,直接计算出加工刀具中心的坐标,从而实现凸轮轮廓的加工控制。因此,具有生产周期短,加工精度高,可以实现无图加工,生产柔性大等优点。     

凸轮磨削过程鲁棒PID控制研究

为了提高凸轮磨削加工伺服系统跟踪精度及鲁棒性,对影响凸轮轮廓误差的主要因素进行了分析,以便使汽车发动机具有较好的使用性能。由于凸轮轮廓廓形的复杂性、磨削力的波动、伺服系统的跟踪性能及外界干扰因素的影响,使得凸轮磨削过程的精确控制比较困难,其中伺服系统的跟踪性能对凸轮轮廓误差具有较大的影响,降低了凸轮的廓形精度。针对该问题,提出了一种鲁棒PID控制的方法,对各个伺服轴的跟踪性能及控制方法鲁棒性进行分析。仿真结果研究表明,鲁棒PID控制可以有效减小非圆磨削伺服控制系统的跟踪误差,鲁棒性强,提高凸轮磨削加工精度。     

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。     

轴颈外圆磨削成圆过程的双转子耦合模型及仿真算法

主轴轴颈外圆的圆度对机床主轴部件的回转精度具有直接而重要的影响。磨削加工是实现轴颈外圆高精度加工的最重要的手段。虽然磨削技术在主轴外圆加工上已长期应用,但是利用现有的研究成果,还难以对一个既定的磨削系统的磨削成圆过渡过程进行完整有效的定量仿真,也难以对磨削工件的最终圆度进行科学合理的预测。在吸收国内外磨削转子系统模型成果的基础上,进一步考虑外圆磨削过程中砂轮和工件之间的相互耦合作用、材料去除、转子振动及变形协调规律,建立了外圆磨削系统的双转子耦合振动模型,提出了模拟轴颈材料去除和圆度变化的"磨削力-瞬时磨削深度"迭代算法。利用所建立的双转子模型和迭代算法,对不同磨削策略下轴颈外圆成圆的过渡过程进行了定量仿真,再现了轴颈材料去除和外圆轮廓变化的全过程;比较研究了不同磨削策略对磨削效率和最终加工圆度的影响规律。进行了相应的磨削试验和对比验证,试验结果证实了所提出的轴颈外圆磨削的双转子模型和迭代算法的有效性和合理性。     

凸轮磨削裂纹的分析与消除

外圆磨削渗碳淬火钢工件,稍不注意选择工艺条件,便会出现磨削裂纹。磨削柴油机喷油泵凸轮轴的凸轮,因其表面的特定性质,致使磨削条件变坏,更易产生磨削裂纹。凸轮表面上的裂纹呈微细的曲状条纹或网纹,如图1所示。裂纹主要分布在凸轮切面部位,深度在0.005～0.04mm之间。它的出现使零件表面质量变坏,产生废品。通过对几种喷油泵凸轮的试验,特别是对成批生产的二缸1号泵凸轮轴的凸轮磨削实践,我们找出了产生裂纹的原因,并有效地把废品控制在允许的范围内。该凸轮材料为20Cr低碳合金钢,成品渗碳深度1～1.5mm,硬度为HRC58～63,光洁度▽7,加工机床为CMG—13/125型半自动凸轮磨床。     

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。     

非圆曲面零件X-C恒磨除率变速磨削研究EI北大核心CSCD

为实现非圆曲面零件X-C恒磨除率磨削,将磨除率分解为磨削点的移动速度、磨削接触弧长及工件宽度的乘积;通过改变C轴转速调整磨削点移动速度,实现恒磨除率磨削。因为X,C轴速度沿磨削点切线速度分量存在耦合,所以首先建立了非圆曲面磨削X-C联动速度关系模型,并据此提出了磨削点移动线速度计算公式;分析了非圆曲面磨削过程中接触弧长的变化情况,提出了磨削点处曲率圆与砂轮相交弧长代替磨削接触长的近似计算方法。以平底推杆凸轮加工为例,在数控凸轮轴磨床上进行了凸轮恒角速及恒磨除率变速磨削试验。实验结果表明,非圆恒磨除率变速磨削方法提高了磨削力的平稳度,从而提高了加工质量。     

磨削偏心圆弧标准凸轮

在内燃机制造业中,无论规模大小,标准凸轮的加工是经常遇到的问题,而目前国内、外加工凸轮轴,多在专用凸轮轴磨床上利用靠模磨削而成,但此靠模的磨削则必须有一个母样凸轮,即标准凸轮,按此标堆凸轮在凸轮轴磨床上利用反靠法将靠模磨削成形,所以,对标准凸轮的技术要求是很高的。我厂最近试制的P型泵标准凸轮(图1),是在外圆磨床上磨削成功的,现介绍如下。首先根据此标准凸轮设计磨削定心板,左、右各一件,如图2所示,其     

弧面凸轮的单侧面磨削加工研究

磨削加工作为高精度弧面凸轮的曲面加工必不可少的工艺环节,国内一直没有很好解决。笔者以解决这个问题为目的,分析了弧面凸轮的结构特点和现有弧面凸轮磨削加工存在的问题,提出了弧面凸轮单侧面磨削方法,并论证了该方法的可行性。该理论研究以设定坐标系的弧面凸轮轮廓面方程为基础,根据单侧面磨削加工原理推导出了单侧面磨削加工凸轮实际廓面方程和砂轮中心线轨迹方程;研究单侧面磨削加工砂轮刀位补偿及控制方法,解决了弧面凸轮轮廓面单侧面磨削的加工刀位控制问题;在弧面凸轮单侧面磨削机理的基础上得出两种凸轮轮廓面的法向误差模型和误差分析计算方法。     

摆动从动件同向凸轮曲率半径与基本参数的变化关系

以摆动从动件同向凸轮为研究对象,在基圆尺寸不变的条件下,研究了凸轮机构的中心距或摆杆初始角的变化,对凸轮轮廓凹弧最小曲率半径的影响及其变化规律。     

凸轮磨削产生小平面问题分析及处理

神龙公司生产的TU5JP4凸轮轴的磨削加工,是利用英国Landis公司生产的超精密凸轮轴磨削机床,对凸轮轴轴颈、凸轮轮廓部位进行精磨削,特别是凸轮的磨削,依靠机床的x轴（砂轮进给）、Z轴（砂轮左右移动）和C轴（头架高精密回转）,配合自定心中心架,以精确的角度控制和砂轮进给磨成凸轮轮廓形状,形成理想的轮廓曲线。这类高精尖机床技术复杂,精度高,尤其是在加工的产品质量方面,凝聚了机床各方面综合精度。     

平面凸轮曲线的等线速度数控磨削方法

在极坐标式NC磨床上磨削封闭式凸轮轮廓曲线时，凸轮的半径变化率和砂轮的大直径是影响磨削质量的主要因素。为了解决砂轮干涉及磨削点处线速度变化影响磨削表面粗糙度的问题，提出了极坐标下砂轮磨削点轨迹的等步长插补方法。该方法可用于任何具有C^1连续性的正则曲线。