基于切深模型的汽车曲轴轴颈巴厘线磨削精度控制

正汽车曲轴作为发动机关键零件,其主轴颈、连杆颈巴厘线的磨削精度对发动机性能有较大影响。切入磨削过程中,成形砂轮轮廓将直接反映在曲轴轴颈上,因此研究了基于砂轮修整切深模型的成形砂轮廓形修整误差在线测量及补偿方法,通过控制砂轮廓形修整精度来保证曲轴轴颈巴厘线的磨削精度。采用声发射传感器搭建了砂轮修整过程监测系统,建立了砂轮圆弧修整过程中任意位置的声发射信号均方根值与修整切深的数学模型。通过构建切深模型参数与修整进给速度和修整圆弧中凸量的函数关系,得到了砂轮圆弧修整变参数切深模型,提高了切     

沟道磨削用陶瓷CBN砂轮圆弧廓形精度自动调控方法及试验验证

针对轴承沟道磨削CBN砂轮难检测、难修整的问题,提出了砂轮圆弧廓形精度在位检测分析方法以及法向跟踪精密修整方法,并构建了根据廓形精度检测值实时反馈调节修整参数的双闭环控制回路,实现了砂轮圆弧廓形精度的自动调控。利用该方法开展陶瓷CBN砂轮修整以及内圈沟道磨削试验,结果表明：磨削工件廓形精度较好地契合了砂轮廓形修整和检测结果,砂轮磨削性能优良,实现了陶瓷CBN砂轮圆弧廓形精度的高效高精度调控。     

切入式成形磨削外球面形位误差分析

采用切入式成形磨削工艺磨削外球面过程中,工件的球形轮廓表面将产生形位误差。球面圆弧中心径向位移是工件产生球面轮廓形状误差的主要原 因,而球面圆弧中心轴向位移则是球面产生球形对称度误差的主要原因。球面轮廓的形位误差还受到机床精度、砂轮工作表面的球面圆弧曲线修整精度及砂轮磨损均匀度等因素的影响。附图3幅。     

用有限元法设计金刚石砂轮电解修整的阴极

根据电解成形理论设计阴极,用于金属结合剂成形金刚石砂轮的电解修整。应用有限元法求解电场中的拉普拉斯方程几何反问题,计算出阴极曲线形状。假定初始阴极形状,施加阳极边界条件,从砂轮阳极表面开始逐层计算电位分布,求得修整间隙区域的等电位线,从而得到修整阴极工具曲线族。通过设计阴极与砂轮廓形的对比,分析了成形砂轮轮廓形状,修整电压和电解液电导率对设计阴极形状的影响。研究结果表明:设计阴极与成形砂轮的廓形并不一致。随着成形砂轮廓形曲率,修整电压和电导率的增加,设计阴极与砂轮廓形的偏差加大。为了修整出精确的砂轮廓形,成形砂轮的修整参数应保持稳定。     

基于数字法的成形砂轮廓形计算及包络面仿真

成形磨齿过程中,砂轮的廓形精度直接影响到最终齿轮的加工精度。针对成形磨削时砂轮廓形精确计算的需求,提出了一种基于点矢量包络的数字法,用于砂轮廓形计算及包络面仿真。将齿轮的端截面廓形离散为一系列点矢量,利用点矢量完整地描述廓形离散点处的几何特征,将曲面的包络转换为点矢量沿齿面螺旋线的运动包络;通过坐标变换及旋转投影,将点矢量包络运动形成的空间点矢量族投影到选取的计算平面上形成点矢量族;建立点矢量逼近算法,求取计算平面上各点矢量族的包络点,所有的包络点通过拟合的方式构成砂轮廓形。利用点矢量在包络过程中的空间映射关系,确定砂轮廓形点对应的空间接触点,所有的接触点构成砂轮与齿轮的接触线;在确定的砂轮廓形及磨削路径前提下,采用点矢量包络法计算不同磨削位置处的接触线,利用所有的接触线完成对砂轮包络面的仿真,并提取包络面的端截面廓形进行误差显化和预测。最后以一种齿轮为例,完成了对成形砂轮廓形的计算和包络面的仿真,并通过标准齿轮磨削试验验证了点矢量包络方法的计算精度,通过齿向修形齿轮磨削实验验证了包络面仿真结果的准确性。     

电火花机械磨削修整粗粒度成形砂轮试验研究

粗粒度金属基金刚石砂轮磨削效率高,面形精度保持性好,可以满足各种成形零件的精密加工,但存在因修整困难而难以推广的问题。针对该问题,提出采用电火花机械磨削法修整粗粒度金刚石砂轮。探究了放电参数对修整效率及刀具损耗量的影响规律,并以修整效率为优化目标选取粗修整试验放电参数,以修整精度为优化目标选取精修整试验放电参数。设计了半径为3 mm的凹圆弧、凸圆弧砂轮修整试验,粗修整后凹圆弧、凸圆弧半径分别为2867.510μm、2919.254μm,尺寸误差分别为4.43%、2.69%,轮廓精度PV值为54.34μm;精修整后凹圆弧、凸圆弧半径分别为3005.107μm、3001.588μm,尺寸误差分别为0.17%、0.053%,轮廓精度PV值为17.28μm。最后,磨削碳化硅陶瓷试件,获得凹圆弧、凸圆弧半径的尺寸误差分别为0.24%、0.045%,工件表面粗糙度Ra可达0.463μm。     

圆弧形金刚石砂轮的数控对磨成形修整试验

针对圆弧形金刚石砂轮精密修整的操作困难和装置复杂的问题,提出一种新的数控对磨成形修整方法.在该成形修整中,金刚石砂轮被驱动沿着圆弧插补运动轨迹与GC磨石对磨,逐渐形成砂轮的圆弧形轮廓,用于超硬材料的曲面磨削.在建立砂轮圆弧形轮廓的数控修整模式的基础上,分析定位误差与修整形状偏差的关系.此外,建立修整精度和修整率的评价指标,进行正交试验,研究修整工艺参数,即砂轮转速、行走速率和进给深度,对修整精度和修整率的影响.对该数控修整模式分析表明,在该数控对磨成形修整中不同半径的砂轮圆弧形轮廓能够被修整成形,可用于不同曲率的曲面磨削.同时,当定位误差在0.1 mm以内时,最大的修整形状偏差不超过5μm/10 mm.成形修整试验结果显示,影响修整精度和修整率的主要修整工艺参数分别为砂轮转速和行走速率.增加砂轮转速可以同时改善修整精度和修整率;增加行走速率会提高修整率,但会降低修整精度.此外,采用适宜的修整工艺,目标形状误差和目标修整率可以分别达到25.1μm/8mm和7.31x10-3mm3/mm3,分别提高修整精度2～3倍和修整率约7倍.     

ZK蜗杆成形磨削的砂轮修整技术研究与实验

随着数控技术的发展,蜗杆的加工越来越多采用数控装置,使用成形法磨削。因此,利用数控技术精确控制金刚盘修整轮运动的轨迹,可以得到更高精度和更复杂的砂轮截形。首先制定了ZK蜗杆和砂轮的坐标系,建立了砂轮模型,推导了ZK蜗杆加工时的砂轮的理论廓形,即金刚盘的运动轨迹。其次,基于软件平台,设计了完整的砂轮修整器控制系统,能够控制磨削加工、砂轮廓形计算、图形显示和砂轮修整等功能。软件基于模块化设计。通过实验研究,精度达到要求。为后续数控蜗杆磨床的设计提供一定的理论依据。     

金刚石滚轮修整及CNC砂轮修整器设计应用（上）

复杂型面工件的成形磨削对砂轮齿形精度的要求相对比较高,如高精度的蜗杆、螺杆、花键及齿轮等的磨削。采用金刚石滚轮CNC砂轮修整器修整复杂型面,其修整方式灵活,更改修整型线方便,操作简单,不需依赖人工的经验,就很容易地修整出各种复杂的型面,对提高工件的表面质量和磨削加工效率,保持砂轮廓形精度的稳定性和砂轮的利用率,是非常有效的修整装置。     

曲轴非圆磨削中基于差分进化算法的变参数交叉耦合轮廓控制

曲轴非圆磨削通常采用补偿单轴伺服跟踪误差的方法来提高连杆颈轮廓加工精度,但磨削运动中大惯量砂轮架会严重影响伺服系统的高速响应性,导致单轴伺服跟踪误差补偿轮廓误差效果不理想.因此引入双轴联动交叉耦合控制思想,首先工件旋转轴与砂轮架直线轴的联动运动被近似为两根直线轴联动,并建立曲轴非圆磨削轮廓误差模型,在此模型基础上设计交叉耦合控制系统.为了弥补这种近似对非线性轨迹控制带来的不足,研究分段变参数的交叉耦合控制策略,并以工件轮廓误差最小为目标,采用差分进化(Differential evolution,DE)算法逐段对控制器参数进行优化.仿真实例结合试验表明:在基于DE算法优化的变参数交叉耦合控制下,曲轴非圆磨削理论轮廓精度较普通比例微分和积分控制或交叉耦合控制有所提高.     

摆线螺杆成形铣刀的铲磨

目前,我国工厂普遍采用成形铣刀加工摆线螺杆泵螺杆的成形螺旋槽。而成形铣刀是由手工修整的成形砂轮铲磨而成,刃形误差较大。本文介绍利用两套圆弧修整器产生的扁圆曲线,修出较准确的砂轮廓形,基本上实现了铲磨机械化,并提高了精度和效率。     

成形磨削双圆弧齿轮及其应用

针对硬齿面双圆弧齿轮存在的砂轮端面廓形计算复杂、磨削干涉的问题提出了一种成形磨削方法。根据齿轮啮合原理,得到双圆弧齿轮的基本齿廓和齿面方程式。在此基础上,对双圆弧齿轮的成形磨削接触条件和砂轮廓形进行求解。最后,在双圆弧齿轮成形磨削实例中,分别通过仿真切削加工和磨齿实验验证所提方法的有效性。实验结果表明,该方法有效地解决了硬齿面双圆弧齿轮成形磨削的技术难题。     

面齿轮蜗杆砂轮的成形修整工艺误差建模及补偿方法

蜗杆砂轮磨削是面齿轮的精加工工艺,蜗杆砂轮修整精度直接影响面齿轮磨削精度。本文分析了修整工艺误差对磨削齿面误差的影响规律,并提出了一种面齿轮蜗杆砂轮的成形修整工艺误差建模及补偿方法。首先,建立面齿轮蜗杆砂轮的数学模型,分析面齿轮蜗杆砂轮的成形修整原理,提出利用圆柱齿轮磨齿机的多轴耦合联动实现面齿轮蜗杆砂轮的成形修整。其次,将修整工艺误差分为轴向位置和径向位置误差,分析轴向位置和径向位置误差对磨削齿面误差的影响规律,提出成形修整工艺误差的补偿方法。最后,进行蜗杆砂轮补偿修整、面齿轮磨削加工及测量实验,实验表明：左齿面齿形误差由补偿前51.9μm到补偿后7.9μm,右齿面齿形误差由补偿前35.3μm到补偿后17.6μm,验证了误差补偿方法的有效性。     

精密蜗杆磨床砂轮廓形修整补偿的误差分析

磨床工艺系统原始几何误差的存在及随工况改变,造成砂轮廓形修整补偿量也在随时发生变化,因此需要对砂轮廓形进行实时重新设计来补偿安装角、中心距的变化影响,才能从理论上保证螺旋型面的精确成形磨削。建立ZN型蜗杆的数学模型,推导存在安装角误差条件下的齿面方程。探讨了存在安装角误差情况下的齿形误差对砂轮廓形修整补偿的影响规律,并以法向齿廓蜗杆(ZN)的精密成形磨削作为实例进行了验证。     

螺旋面成形磨削误差补偿砂轮截形研究

在螺旋面成形磨削加工中,存在着由机械加工和安装工艺带来的系统误差,这些误差将直接影响成形磨削精度。提出了一种将系统误差作为恒定误差,并反馈到砂轮截形算法中,通过改变砂轮理论截形方程来消除误差的思想。研究了基于误差补偿的螺旋面成形磨削砂轮截形算法,并利用Visual C++开发出了一套通用性强,操作简便的螺旋面成形磨削砂轮修整软件系统。实验结果表明:磨齿精度达到6级以上。     

ZK蜗杆磨削中砂轮廓形的智能化修整

提出了包含多个砂轮修整参数的锥面砂轮数学模型，推导出了基于该砂轮模型的ZK蜗杆齿面方程。在此基础上，讨论了数学模型中修整参数对砂轮廓形的影响规律，提出了ZK蜗杆磨削过程中砂轮的智能化修整原理，实现了根据砂轮半径的变化对砂轮廓形进行高精度、实时地自动修整。     

蜗杆砂轮磨齿的运动学模型构建与加工精度模拟研究

为了研究蜗杆砂轮展成法磨削齿轮的加工系统中不同因素对齿轮精度的影响规律,采用空间坐标系转换法构建了蜗杆砂轮磨削齿轮系统的运动学模型,并模拟分析了砂轮磨粒磨削齿面的运动空间轨迹.研究表明,砂轮廓形径向误差对齿轮精度影响较小.齿廓偏差与螺旋线偏差主要受砂轮廓形切向误差、安装夹角误差与机床传动比误差的影响,而齿距偏差主要受安...     

齿轮成形磨削砂轮廓形优化研究

砂轮廓形优化对齿轮成形磨削精度和效率的影响至关重要。从齿轮端面建立了完整齿廓数学模型,其中非渐开线过渡部分采用圆弧曲线,利用无瞬心包络法求解了磨削一个齿槽的完整砂轮廓形,推导了左右固定弦齿间点解析式。调整了砂轮安装角以改变砂轮与工件的左右齿面的接触线形状和位置,使左右更对称;调整了固定弦齿间点在齿面上的位置,使之靠近分度圆,接触线分布集中,发散小。基于线性加权和法建立了多目标优化模型,以磨削效率高、左右接触线对称、单齿接触线长度最短为优化目标,利用MATLAB开发优化程序对砂轮廓形进行了优化。通过实例计算验证了调整砂轮安装角和固定点位置对砂轮廓形优化的有效性。     

修形斜齿轮成形磨削中的砂轮廓形优化方法和齿形误差分析

修形斜齿轮成形磨削时,砂轮和齿轮的接触线随时在变,基于齿轮任一截面齿形计算出的砂轮廓形都会引起较大的齿形误差。为此,首先基于数值模拟法提出一种减小齿形误差的砂轮廓形优化方法;其次,对影响齿形误差的主要因素进行了分析并提出了齿形误差预测和补偿的方法;最后,给出了计算实例,计算结果表明该方法可有效降低修形斜齿轮成形磨削中的齿形误差。     

拓扑修形齿轮附加径向运动成形磨削中的砂轮廓形优化方法

拓扑修形齿轮附加径向运动成形磨削时,砂轮与齿轮的接触线随时在变,基于齿轮任一截面齿形计算出的砂轮廓形都会引起较大的磨削误差,为此,提出一种减小磨削误差的砂轮廓形优化方法.依据空间啮合原理,采用抛物线附加径向运动轨迹,建立成形砂轮廓形求解数学模型;平行于齿轮端面等距截出多个平面齿廓,求解出以点表示的不同齿廓对应的砂轮廓形,再将各砂轮廓形投影到同一平面生成点云,通过区间划分,采用最小二乘法求解出每个区间点云的拟合点,连接各拟合点形成优化的砂轮廓形.为验证砂轮磨削效果,由砂轮与齿轮的啮合条件,建立由砂轮廓形求解齿轮齿形的反算数学模型,给出实际齿形与设计齿形的偏差计算公式.以一种齿向修形齿轮为例,进行成形磨轮廓形计算及优化,磨削误差分析结果表明该方法有效,可用于修形齿轮的成形磨轮廓形计算,并可有效降低修形齿轮的成形磨削误差.