全数控凸轮轴高速磨床的研发

介绍全数控凸轮轴高速磨床的设计过程和功能模块,其中包括凸轮轴磨削的理论研究、凸轮轮廓数学模型的建立以及一些关键机械结构的研制.该高速磨床是凸轮轴加工的专业数控没备,采用CBN砂轮,利用磨削点跟随的原理进行磨削加工,提高了凸轮轴的加工精度;同时,将砂轮的线速度提高到120 m/s,大大提高了磨削加工的效率.     

数控凸轮轴磨床保持磨除率恒定的变速磨削研究

计算在数控凸轮轴磨床上加工凸轮时的磨削弧长及凸轮轮廓上任意一点处的极径和曲率半径,推导出保持磨除率基本恒定时凸轮轴转速变化的计算公式。在凸轮轴磨削过程中,保持恒定的磨除率,有利于提高凸轮轴凸轮的表面磨削质量。     

机车发动机用凸轮轴磨削新工艺

针对机车发动机用凸轮轴几何特征,分析了传统磨削工艺中磨削全程使用一种型号的砂轮对凸轮轮廓的凹弧段进行加工的难点和弊端,提出了大小砂轮配合磨削凸轮轴的新工艺.实施过程中为了保证大砂轮避开凸轮轮廓的凹孤段且加工过程无振动冲击,完成了凸轮凹孤段轮廓重构以及砂轮架速度优化.磨削实验结果表明,采用该新工艺能提高凸轮轴磨削的精度和效率,具有很高的可行性.     

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。     

CFRP砂轮与钢基体砂轮高速磨削过程中的动力学特性

为探究CFRP砂轮与钢基体砂轮在高速磨削过程中的动力学特性,在数控凸轮轴磨床上搭建振动测试试验平台,开展磨削过程的动力学特性试验,研究2种砂轮在不同线速度和不同进给速度下的振动信号变化,并测量磨削后工件的表面粗糙度。结果表明:CFRP砂轮主轴系统的各阶固有频率高于钢基体砂轮主轴系统的各阶固有频率,且磨削过程中激发的优势频率处于高频区域。随着砂轮线速度的增大,GCr15工件表面粗糙度随之发生波动,CFRP基体砂轮磨削表面的粗糙度明显变小,较钢基体砂轮磨削表面的粗糙度减小30%～35%。颤振发生前后,CFRP基体砂轮磨削的表面粗糙度由0.089 μm变为0.091 μm,粗糙度增大2.2%;钢基体砂轮磨削的表面粗糙度由0.135 μm变为0.146 μm,粗糙度增大8.2%。在线速度一定的条件下,随着砂轮进给速度的增加,CFRP砂轮和钢基体砂轮磨削的工件表面粗糙度值都有增加,分别为2.4%和2.9%,但相较于砂轮线速度对工件表面粗糙度值的影响,进给速度对工件表面粗糙度值的影响更小。      

基于PMAC的凸轮轴变速磨削加工研究

凸轮轴磨削加工是一种特殊的非圆磨削加工,很多实验已证明采用恒速磨削加工的凸轮轴凸轮轮廓存在很多缺陷,而采用变速磨削加工方式可以提高凸轮轴磨削加工精度,并对此已经达成了共识.文章根据文献[1]中提出的凸轮轴变速磨削加工时C轴的变速规律,在基于PMAC的数控凸轮轴磨床实验装置上,利用PMAC的循环程序缓冲区存储大量加工程序代码,实现了凸轮轴磨削加工的变速控制,取得了比较好的控制效果.     

基于Matlab的数控磨削球面粗糙度分析及仿真

文章通过对数控磨削球面的表面粗糙度的形成机理分析,建立了磨粒轨迹坐标系的数学模型并进行计算;然后利用Matlab软件对数控磨削球面的加工轨迹进行了仿真,且对砂轮的形貌,如相邻磨粒的间距以及磨粒高度的随机分布建立了公式,进而编制M文件计算不同参数变化时表面粗糙度的取值,采用列表的方式对影响磨削球面表面粗糙度的各个影响因素综合比较,得出合理选择数控磨削球面时加工方式及砂轮的粒度和浓度、砂轮转速及砂轮直径、工件转速及工件直径、工件的加工部位等各项因素的综合方法。     

关联系统动静态特征端面磨削表面创成机理

目的 关联主轴系统动静态特征,研究端面磨削表面创成机理.方法 以粉末冶金不锈钢316L为研究对象,首先构建关联主轴系统动静态特征的有限元模型,分析主轴系统动静态特征对砂轮端面各位置位移大小的影响.然后基于端面砂轮表面磨粒的位置和尺寸信息,建立端面砂轮磨粒三维空间轨迹方程,推导相邻磨粒运动关系式,采用轮廓搜索法确定端面磨削表面的动静态创成过程.最后,结合端面磨削加工实验,分析端面磨削系统动态、静态特征对加工表面粗糙度与轮廓度的影响规律,阐释加工表面材料去除不均匀的本质,并提出创成表面质量的参数化修正方法.结果 靠近砂轮边缘的磨粒静态退让量大于靠近砂轮中心部分的磨粒静态退让量,但不同位置的磨粒动态振动量差异不大.静态退让量随切深的增加而增大,动态振动量随砂轮转速的增加而增大.结论 砂轮表面磨粒的静态退让性是造成加工表面轮廓度误差的重要因素,同时主轴系统动态振动特征会影响加工表面粗糙度.分析可得,砂轮转速在400 r/min左右,与之匹配无理数转速比的工件转速和较小的法向切深,可提高端面磨削表面质量表征.     

数控凸轮磨床的驱动

关干柴油机凸轮轴的加工，以往只能采用靠模凸轮磨床来磨削，现在则采用数控加工方式，根据凸轮型线对角度座标的升程，来编制加工程序，让砂轮按型线的要求往复运动，从而磨削出合格的型线面（图1）。图1中，R为凸轮轴的基圆半径，H为对应角度D的升程，D。为升程起点，r为砂轮半径，凸轮中心A和砂轮中心B在同一水平面上，当A，B间距离为R＋r时，磨削基圆，当凸轮轴转到D。位置时，砂轮按型线要求后退，凸轮型线上升，当D超过叨度时，砂轮按型线要求前进，凸轮型线下降，如果程序恰当，就可以磨出合格的型线面。有了编辑正确的程序，还…     

不同结合剂金刚石砂轮在硬质合金刀片磨削中的性能对比

本文采用树脂结合剂金刚石砂轮与金属结合剂金刚石砂轮分别加工WC-10%Co硬质合金数控刀片,研究了这两种结合剂的金刚石砂轮对工件尺寸精度一致性、表面粗糙度和磨削比的影响。实验结果表明相对于树脂结合剂金刚石砂轮,金属结合剂金刚石砂轮磨削的工件能达到同等水平的尺寸一致性、具有更高的表面粗糙度值和更高的磨削比。在尺寸精度一致性、粗糙度达到工件技术要求的基础上,具有更高磨削比的金属结合剂金刚石砂轮磨削硬质合金刀片中具成本优势。     

修整参数对陶瓷cBN砂轮磨削效果的影响

本研究采用陶瓷cBN砂轮加工冷激合金铸铁凸轮,采用金刚石滚轮对砂轮进行在线修整。通过改变修整量、滚轮与砂轮的相对移动速度、修整速比,得出修整参数对砂轮磨削效果的影响规律。研究结果表明,当修整量从5μm×4降低到5μm×3时,工件表面粗糙度从0.25μm增大0.27μm,但仍可满足加工表面粗糙度要求,而砂轮修整量减少1/4,砂轮使用寿命延长;滚轮与砂轮的相对移动速度从0.1 mm/r增大到0.15 mm/r时,工件表面粗糙度值Ra从0.354μm上升到0.452μm,砂轮耐用度从750个工件降低到480个;修整速比增大,工件磨削表面粗糙度增大,当修整速比从0.61增大到1.35时,工件表面粗糙度值Ra从0.2μm增大到0.63μm。     

二维超声振动磨削纳米复相陶瓷的表面粗糙度研究

本文对纳米复相陶瓷材料进行了不同参数下的普通磨削和二维超声振动磨削的对比试验,研究了超声振动磨削对工件表面质量的影响,分析了不同的加工工艺参数及振动参数对加工工件表面粗糙度的影响,实验结果表明,在同样的切深条件下,超声振动磨削表面的沟槽浅而宽,可以得到比普通磨削加工粗糙度较小的加工表面,且在超声振动中砂轮作高频振动,砂轮不易堵塞,利于使用细粒度砂轮磨削;工件速度对二维超声振动磨削表面粗糙度影响很大,其值随着工件速度的增加而增大。二维超声振动磨削可以提高陶瓷材料的表面质量,并能有效地避免普通磨削下微裂纹的产生,因此它是磨削陶瓷的一种精密加工方法。     

工程陶瓷内圆磨削表面粗糙度研究

研究工程陶瓷内圆磨削表面粗糙度的影响因素。利用氮化硅陶瓷内圆磨削正交试验,分析了砂轮线速度、工件线速度与磨削深度对表面粗糙度的影响,并在此基础上进行了砂轮粒度单一因素影响试验,采用泰勒粗糙度测量仪测得了加工表面粗糙度从0.2646μm~0.5424μm的一系列磨削表面,分析试验结果建立了氮化硅陶瓷内圆磨削表面粗糙度经验公式预测模型。由试验结果得到表面粗糙度随砂轮粒度号的增大、砂轮线速度的提高及工件线速度的降低而减小,随磨削深度的增加整体上呈变大趋势,且砂轮线速度的影响较大,工件线速度次之,磨削深度的改变对表面粗糙度的影响作用不是很明显。经F检验表明预测模型具有较好的预测效果,最大相对误差为10.23%,为实际加工合理选择磨削参数提供了试验依据和参考。     

砂轮线速度对摆动磨削凸轮表面质量影响研究

通过摆动磨削对40Cr钢凸轮样件进行处理,分析砂轮线速度（50、60、65 m/s）对凸轮轴表面粗糙度、金相相织、硬度和残余应力等的影响规律。研究结果表明：随着砂轮线速度的增加,粗糙度呈现先增大后减小的趋势,凸轮轴表面金相组织基本不变,表面硬度呈现持续增加的趋势; y方向上的残余应力大于x方向上的残余应力,在热应力和机械应力的共同作用下,凸轮轴表面的残余应力呈现先增加后减小的趋势。综合考虑粗糙度、金相组织、硬度和残余应力,线速度为65 m/s凸轮轴样品的表面质量相较于其他砂轮线速度下更好。     

凸轮轴摆动磨削几何学建模及分析

为研究摆动磨削工艺对表面质量的影响机制,基于恒线速度磨削工艺,分析凸轮旋转一周时凸轮轴角速度和角加速度、砂轮进给速度和加速度的变化规律;对比分析摆动磨削与常规磨削时的接触长度和最大未变形磨屑厚度。结果表明：在不同的凸轮基圆速度下,凸轮轴转动的角速度和角加速度、砂轮进给速度和加速度呈线性增长趋势;摆动磨削可改善磨削表面的质量,且改善效果受磨削参数的影响;磨削深度对磨削表面质量有弱化作用;适当提高砂轮直径、砂轮转速、凸轮速度、摆动幅度、摆动频率可提高磨削表面质量。     

数控磨削圆柱凸轮导槽时的误差分析

普通的圆柱凸轮导槽精加工是采用和圆柱凸轮导槽宽度一样的铣刀来加工,而圆柱凸轮导槽的数控磨削加工中由于砂轮磨损以及对其的修整造成砂轮直径不断减小,这样由于砂轮直径小于导槽宽度,从而应用普通的数控坐标转换公式来加工就会使得加工出来的导槽上宽下窄。该文分析得出修整后砂轮允许最小直径的预估公式,并且还得出圆柱凸轮槽数控磨削精加工时直动滚子移动式圆柱凸轮导槽宽度误差的计算公式。通过一个计算实例来说明采用这一预估公式相比于实际值是偏于保守的,但是很接近,所以利用预估公式来预估砂轮修整后允许最小直径是可行的。最后指出由于CBN砂轮相比于普通砂轮具有更好的耐磨性,所以选用CBN砂轮来进行圆柱凸轮导槽的加工更合适。     

陶瓷结合剂CBN砂轮在凸轮轴加工中的应用

本文介绍了陶瓷结合剂立方氮化硼(CBN)砂轮的优越的磨削性能,总结了应用经验.采用郑州磨料磨具磨削研究所研制的陶瓷结合剂CBN砂轮在我厂进口的Landis数控高速磨床上进行了磨削冷激铸铁凸轮轴应用性试验.试验结果表明,加工工件粗糙度、砂轮的耐用度和寿命均达到进口CBN砂轮的水平.     

CBN砂轮磨削薄壁球轴承内圈滚道的试验研究

提出了用立方氮化硼(CBN)砂轮代替传统的微晶刚玉砂轮磨削薄壁球轴承内圈滚道的方法,探讨了不同工艺参数对工件表面粗糙度和圆度精度的影响.试验结果表明,当CBN砂轮粒度变细时,可以明显改善磨削表面粗糙度,而对工件圆度值的影响较小;随着进给量增大,加工表面粗糙度值和滚道圆度误差值均增大;随着磨削速比降低加工表面粗糙度值增大.得出了最佳工艺参数为:磨削速比值ν工/ν砂=1/24,磨削进给量0.6 mm/min,砂轮粒度80#;其加工效果为:滚道圆度值由4μm稳定降低至2.5μm范围内,表面粗糙度由Ra 0.42 μm降低至Ra 0.28μm,尺寸一致性提高37%,无烧伤现象;生产率比微晶刚玉磨削提高40倍以上,砂轮耐用度提高50倍以上.     

陶瓷CBN砂轮修整方法及修整工艺研究

本文论述了陶瓷CBN砂轮修整的重要性,对修整的整形和修锐两个步骤进行了评述.使用电镀金刚石滚轮对用于数控磨削凸轮轴的高速陶瓷CBN砂轮进行了修整工艺的实验研究,得出了滚轮与砂轮的速差是影响修整效果的重要因素,顺修的修整效果优于逆修方式.顺修时速差不能过小,否则容易造成磨削振纹.必须使用逆修的场合,速差不能过大,建议对砂轮采取降速修整.根据实验结果,得出了速差的合适范围--顺向修整速差不能小于11 m/s,逆向修整速差不能大于95 m/s;滚轮相对砂轮纵向走刀速度推荐使用600 mm/min.在此参数范围内修整出的砂轮,用于磨削冷激铸铁凸轮轴凸轮,表面粗糙度为0.63μm,凸轮桃尖部无振纹、麦穗纹及单斜纹,质量达到了工件的技术要求.     

硬度对塑料模具钢抛光性能的影响

采用磨削试验、手工抛光和PVA抛光砂轮抛光试验,对P20钢和S45C钢在不同热处理硬度条件下的抛光性能做了对比研究。结果表明:在磨削试验条件下,2种钢表面粗糙度值随硬度的增加而降低,其中S45C钢的表面粗糙度值低于P20钢。再经抛光后,2种钢表面粗糙度值基本保持随硬度的增加而降低的趋势,但是,无论是在手工抛光还是PVA砂轮抛光条件下,P20钢的表面粗糙度值均低于S45C钢。