曲轴非圆磨削运动中动态误差及补偿

动态误差是影响曲轴非圆磨削加工精度的主要因素,动态误差补偿可实时修正磨削过程的各种误差,保证补加工工件的加工精度.通过分析曲轴非圆磨削过程中动态误差产生的原因,对非圆磨削中数控系统的伺服滞后误差进行了定量分析,并对以恒线速度为基础的运动模型进行了仿真计算,计算结果表明,伺服滞后误差严重影响加工精度,且数控系统的调整只能减少伺服滞后误差,不能消除伺服滞后误差.提出了采用神经网络预测曲轴非圆磨削过程的误差,并对补偿数据进行必要的延迟处理后进行相应的补偿,以解决在线测量的角度偏差.通过离线测量加工试验表明,采用径向基函数网络较好地解决了曲轴非圆磨削过程中的误差补偿.     

曲轴非圆磨削四点刚度法的力变形计算

采用非圆磨削加工曲轴可在一次装夹完成主轴颈和连杆颈的磨削.在加工曲轴的连杆颈时,由于曲轴不同方向的刚度并不相同,加工过程中不同方向的误差也不相同;多拐曲轴的长度比较长,属异形细长轴,因此受力变形不仅影响加工精度,也是影响磨削效率进一步提高的主要原因之一.采取四点法测定曲轴刚度,找出弹性位移对加工精度的影响规律,可准确地得到曲轴的刚度模型,并进一步确定工件的弹性变形,对加工进行预补偿,提高工件的加工精度和效率.     

基于改进差分进化算法的外圆磨削优化方法

在考虑粗、精磨的生产成本以及热损伤、砂轮磨损和磨削标准化等约束情况下,研究了外圆粗、精磨的优化方法,以提高生产效率和表面精度.提出了一种基于改进差分进化算法的外圆磨削优化方法,并将优化的结果与传统差分进化算法结果相比较,表明基于改进差分进化算法的方法具有更好优化能力.     

曲轴非圆的恒当量磨削厚度磨削运动模型研究

研究了曲轴连杆颈非圆磨削的运动模型，针对模型的复杂计算，按照恒磨除率的原理，提出了切点沿连杆颈表面匀速移动的简化计算方法，分析了简化模型对当量磨削厚度的影响，给出了简化模型的修正计算公式。仿真结果表明，计算公式有较宽的适应范围，可用于数控插补计算。     

基于高精度轮廓误差估计的交叉耦合控制

在交叉耦合控制中,轮廓误差估计公式不仅用于估计轮廓误差大小,而且用于确定交叉耦合系数。估计公式的准确性直接影响轮廓控制精度,传统公式在大曲率位置存在明显估计误差。针对平面自由曲线的轮廓误差估计,研究点-曲线距离函数的微分特性,利用距离函数的Taylor展开提出高精度二阶估计方法,并指出基于密切圆近似的传统二阶方法在象限切换时存在的计算问题,同时对传统公式进行修正。在此基础上设计综合位置闭环反馈和交叉耦合控制器的轮廓跟踪控制器,并结合NURBS曲线进行两轴控制试验。试验结果表明:所提出的二阶方法相比于传统公式轮廓误差估计精度更高;基于所提出的二阶方法和传统公式设计的交叉耦合控制器,前者相比于后者可以显著提高轮廓控制精度。     

应用差分进化算法评定椭圆轮廓度误差

根据评定误差的最小包容区域准则(Minimum zone criteria,MZC),应用坐标变换法建立评定椭圆轮廓度误差的5变量鞍点规划模型。因MZC误差评定模型的关键是计算每个测点到理想椭圆轮廓的最小距离,为此采用一维搜索算法求解该最小距离。由于差分进化(Differential evolution,DE)算法具有概念简单和收敛速度快的优点,文中利用该算法求解评定椭圆轮廓度误差优化问题。给出2个椭圆轮廓度误差评定实例。结果表明,提出的模型和算法可行有效,其评定结果小于应用最小外接椭圆和最大内接椭圆法求得的误差。在相同计算开销的条件下,DE算法的性能指标优于遗传算法和粒子群算法。     

随动磨削曲轴表面异常轮廓误差去除方法

在高精度随动曲轴磨床中,为控制曲轴加工轮廓误差常采用预补偿的方法,如果测量时工件上有磨屑、毛刺等干扰将在测量结果中引入明显的异常轮廓,采用传统的高斯滤波器对数据进行处理将极大地影响轮廓误差的补偿精度,甚至导致废品出现。针对这一问题,给出了适用于闭轮廓的高斯滤波器、Rk滤波器和鲁棒高斯回归滤波器的理论模型。分别应用3种滤波器,对比分析结果可知,鲁棒高斯回归滤波器去除异常轮廓误差效果最理想,并通过人为改变异常轮廓的尺度,进一步验证鲁棒高斯回归滤波器的适应性和可靠性。该滤波方法集成到随动曲轴磨床软件中,实现异常轮廓的自动去除,提高了补偿效率,有效保证了曲轴磨削轮廓的误差精度。     

基于齿隙的新型圆弧独立轮廓误差交叉耦合控制

在高精密轮廓加工中,线性轮廓误差控制精度是非常重要的指标,它决定了最终产品的加工精度。在建立基于齿隙的线性轮廓误差模型的基础上,利用众所周知的交叉耦合控制,提出了一种新的独立轮廓误差控制(Independent Contour Error Control,ICEC)策略,即驱动轴之间不需要任何交叉进给信号就能够减少线性轮廓误差。仿真的结果表明所提出的控制方案是有效的,在线性和圆形轮廓的双轴驱动系统上也得到证明,能够明显地提高轮廓误差控制精度。     

基于零相位误差跟踪控制器的轮廓误差交叉耦合控制

针对高精密轮廓加工，在分析系统轮廓误差的基础上，通过减小跟踪误差来间接减小轮廓误差，提出了将交叉耦合控制器和零相位误差跟踪控制器相结合的控制策略。交叉耦合控制器用以增加各轴之间的匹配程度，以减小轮廓误差；零相位误差跟踪控制器作为前馈跟踪控制器，提高了快速性，使系统实现准确跟踪。仿真结果表明所提出的控制方案是有效的，能达到良好的轮廓跟踪效果，从而提高了轮廓加工精度。     

曲轴新型非圆随动磨削运动模型的研究

研究一种曲轴新型非圆随动磨削运动模型,提出基于砂轮架水平进给轴、附加升降轴与工件转动轴联动的随动磨削控制方式,通过砂轮架水平进给轴、附加升降轴的连续圆弧插补运动与曲轴连杆颈偏心圆周运动同步,确保曲轴工件绕主轴颈中心回转时砂轮与连杆颈切点始终与砂轮中心、连杆颈中心保持三点一线关系,继而实现连杆颈的恒线速精密磨削加工;从运动学角度分析砂轮架水平进给轴与附加升降轴的垂直度误差、数控系统响应偏差对连杆颈磨削精度的影响规律以及相应解决措施;通过新型非圆随动磨削运动模型计算机仿真分析与样品磨削加工试验表明,所研究随动磨削运动模型具有砂轮磨损适应能力强、机床运动控制简便、曲轴连杆颈磨削精度高的显著特点.     

基于ACIS的非圆曲面内圆数控磨削方法的研究

介绍了处理基于ACIS实体造型的任意非圆曲面内圆磨削的新策略和新算法。针对某型数控磨床的改造要求,提出了基于ACIS几何造型的算法和实现步骤,为数控仿真和后置处理等步骤提供了依据。     

展成电解磨削加工的机理研究

为解决整体叶轮叶片型面的精加工难题,进行了展成电解磨削的机理研究。在分析了展成电解磨削加工中的电极反应和展成电解加工的成型规律的基础上,通过大量的展成电解磨削加工工艺试验,提出了临界展成速度的概念,得到了展成电解磨削加工去除余量的规律。解决了一系列工艺问题,最后加工出了符合设计要求的整体叶轮。加工效率比手工修磨、抛光提高12倍以上。     

多面形非圆曲面数控磨削加工实时插补方法研究

对任意n面形非圆曲面数控磨削加工控制与实时插补方法进行了系统研究，建立了多面形非圆轴孔连接数控磨削加工运动控制模型。提出一种多坐标联动基于圆心角分割的轨迹实时插补算法，给出了按型面曲率变化保持磨削表面速度均匀的进给速度实时自调整方法，成功地解决了多面形非圆曲面数控加工轨迹实时插补技术问题。     

基于VB的非圆曲线轮廓等误差加工的数控编程

用数控机床对非圆曲线轮廓进行加工时,为了控制加工误差,获得较好的表面品质,需要在数控编程时用一定的算法进行节点坐标的计算,而节点坐标的计算是数控编程数值计算中最烦琐、最复杂的部分。设计了非曲线轮廓等误差加工时节点坐标的算法,利用VB语言程序格式,以椭圆轮廓的等误差拟合为例,实现了对该算法的计算机编程并进行了曲线图形仿真,给出了VB程序与用户宏程序的转换关系及相关程序。     

基于差分进化算法的手眼标定方法

针对眼在手机器人视觉系统的手眼标定问题,提出了一种基于差分进化算法的手眼标定方法。首先建立了眼在手机器人视觉系统手眼标定的数学模型,通过李群李代数理论,将手眼标定问题转化为误差函数的优化问题,同时保证了优化问题的最优解落在特殊欧氏群ＳＥ（３）上。通过差分进化算法对优化问题进行求解,避免了求解过程中的局部最优问题。最后在实物平台上进行了手眼标定实验,实验结果验证了算法的可行性和有效性。     

一种基于NURBS插补器的多轴交叉耦合控制方法

针对复杂型面零件的高精度数控加工需要,在分析传统机床轮廓控制方案不足的基础上,提出了一种基于NURBS插补器的多轴交叉耦合控制(CCC)方法。该方法为闭环轮廓控制,算法简单、实用,并可适用于多轴控制。仿真结果表明所提出的CCC方法能够大大减小由于机床各轴动态性能不一致所引起的轮廓误差。该结论对零件的高精度数控加工具有重要意义。     

基于差分进化算法的PID优化设计

利用差分进化算法采用随机收缩因子,以提高算法的全局搜索能力和收敛速度的特性,通过在适应度函数中引入超调量、上升时间和系统累积绝对误差,可以使优化后的PID控制器性能达到满意程度。仿真结果表明该PID控制器的性能优于常规方法获得的PID控制器。     

基于西门子840D数控系统的凸轮非圆磨削的实现

根据凸轮非圆磨削运动的特点,采用恒线速度控制并建立了相应的数学模型。在西门子840D数控系统下开发了凸轮非圆磨削控制软件。利用MATLAB强大的运算功能设计了凸轮非圆磨削运动的控制算法,并以COM组件技术实现了控制软件对该算法的灵活调用。