曲轴切点跟踪随动磨削的运动学原理分析

曲轴的切点跟踪随动磨削是集数学建模技术、运动控制技术、数控编程技术和高速磨削技术为一体的高科技产物。根据曲轴切点跟踪随动磨削的运动学原理,研究了用曲轴的主轴颈定位,以主轴颈中心线为回转中心,一次装夹工件磨出主轴颈和连杆颈的运动学原理和运动控制方法,并总结出以运动控制模型为基础,采用计算机数控(CNC)技术,按照所建模型实现头架C1轴和尾架C2轴的同步旋转以及与砂轮架进给(X轴)的插补联动的磨削方法。针对切点跟踪随动磨削的运动学原理和运动控制方法作了简要的论述,分析了若干运动控制模型,对设计制造大型数控切点跟踪曲轴磨床具有指导意义。     

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.     

基于双砂轮水平对置的曲轴随动磨削方法研究

研究了一种双砂轮水平对置曲轴磨削方法,通过将两片砂轮在法向平面上水平对置于曲轴两侧,采用五轴联动方式同步驱动两副独立砂轮架与工件旋转轴,对连杆颈和主轴颈进行精密磨削加工以抑制单边磨削力导致工件变形对圆度的不良影响,消除了传统切点跟踪磨削方式对中心架支撑的过度依赖,实现了在单台磨床上从毛坯到精密成品的一次加工成形。从运动学角度分析了双砂轮水平对置磨削曲轴主轴颈与连杆颈的磨削力平衡机理,以及双砂轮随动偏差对磨削力抵消过程的影响机制;运动模型计算机仿真与双砂轮水平对置曲轴磨床样机试验表明:基于双砂轮水平对置的曲轴随动磨削方法在曲轴精密加工应用中具有工件夹紧简便、磨削精度高和生产节拍快等显著优点。     

切点跟踪磨削曲轴轮廓生成精确建模

曲轴连杆颈轮廓的随动磨削是在磨削过程中,往复运动的砂轮始终与作回转运动的曲轴连杆颈保持相切面而形成的磨削。实际加工过程中,由于C轴和X轴不可避免的存在运动控制误差,使得加工得到曲轴轮廓并非标准圆。首先给出了理想状态下即曲轴连杆颈为标准圆时曲轴随动磨削运动原理,包括轮廓控制方程和通用的磨削运动控制方程,然后给出了当曲轴连杆颈为非标准圆时,曲轴随动磨削轮廓的精确建模方法。     

切点跟踪磨削法磨削曲轴零件的若干问题探讨

分析了曲轴零件的切点跟踪磨削法的磨削运动特点，建立了恒磨除率磨削条件下连杆颈加工的数控2轴联动的数学模型；分析了由于砂轮半径变化带来的加工误差、数控插补误差。     

三轴联动曲轴加工的实现

针对曲轴非圆磨削,以恒当量磨削厚度角度出发,研究了C-X-Y三轴联动的曲轴连杆颈切点跟踪磨削法,分析模型简化过程中可能产生的误差;并且基于西门子SINUMERIK840D数控系统,实现数控曲轴磨床多项式插值算法的开发,提高了曲轴磨削加工精度。     

切点跟踪磨削法加工误差分析

采用切点跟踪磨削法磨削曲轴连杆颈时,曲轴回转轴(c轴)与砂轮进给轴(x轴)的联动误差、曲轴在磨削力的作用下沿磨削点法向的弹性位移、砂轮实际半径与砂轮理论计算半径的差值、砂轮中心与曲轴回转中心的安装高度误差、磨削力对曲轴回转中心的力矩随曲轴转角的变化等因素,都会对磨削加工后的连杆颈产生尺寸误差和圆度误差。通过数字仿真和试验,分析了上述因素对加工误差的影响程度及变化规律,并提出了相应的误差补偿模型。     

曲轴连杆颈磨削运动模型的研究

在以曲轴连杆颈中心为原点的坐标系中，对切点跟踪法磨削曲轴连杆颈过程，进行运动分析，建立数学运动模型，提出对C轴和X轴的进给补偿数学模型，并讨论了曲轴弹性变形量的计算方法。     

曲轴连杆颈圆度在线检测与补偿研究

研究了一种适用于切点跟踪法磨削曲轴的圆度在线检测与补偿方法,针对连杆颈偏心运动特征提出基于V形基准块、自适应伸缩随动支撑架的圆度检测机构,以自适应支撑架的被动伸缩与摆动抵消连杆颈检测过程偏心运动,实现V形基准块上测量探头与连杆颈的连续、可靠接触.从运动学角度分析了检测过程探头测量角的变化规律,并通过V形基准测圆法微变等效模型求解连杆颈圆度数据.基于切点跟踪法曲轴磨削运动模型建立了连杆颈圆度偏差补偿函数,继而实现连杆颈圆度偏差的在线测量与实时补偿.圆度检测机构几何模型的仿真结果与理论分析相一致,实验室构建的测量装置样机以及曲轴磨削试样检测数据验证了所研究圆度在线检测与补偿方案的正确性和有效性,表明其在曲轴精密磨削应用中具有良好应用前景.     

切点跟踪磨削法运动模型的研究

按磨削点在连杆颈上匀速运动的原则建立了切点跟踪磨削法的运动模型,提出了通过坐标转换把曲轴切点跟踪磨削转换成按普通外圆磨削状态来进行分析的新思路,从运动学的角度分析了切点跟踪磨削法对加工误差的影响,探讨了切点跟踪运动对当量磨削厚度和磨削力的影响及变化规律,给出了数控补偿量的计算公式和修正后的运动模型。     

切点跟踪数控曲轴磨床的研究与开发

采用切点跟踪磨削技术研制高速、高效和高精度的数控磨床,已成为曲轴磨削加工总体技术发展的趋势.对切点跟踪数控磨床设计的关键结构部件进行研究与开发,基于西门子840D数控系统对数控曲轴磨床加工控制软件的开发进行研究.     

基于曲轴轮廓误差分析的随动磨床轴性能预测

发动机曲轴生产线要求曲轴随动磨床具有高可靠性和高精度稳定性.基于现场曲轴轮廓误差数据,分析得到其与随动磨床轴位置控制误差的对应关系,对于随动磨床轴的性能预测和可靠性维护具有重要意义.首先给出由随动磨床轴位置控制误差计算曲轴轮廓误差的方法.其次提出基于变分模态分解的曲轴轮廓误差分析方法.最后通过磨削实验采集和测量误差数据...     

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。     

随动磨削中船用曲轴自动校直系统研究

船用柴油机曲轴轴线不连续、长径比大,刚性差,在自身巨大的重力和随动磨床夹具夹紧力的作用下容易产生复杂的弹性变形,曲轴各档主轴颈的同轴度变差,严重影响连杆颈的磨削精度。研究一种曲轴随动磨削中的自动校直系统,设计主轴颈中心位置在机检测装置,建立主轴颈中心偏移量计算模型,并分析影响测量结果的主要因素。并对伺服中心架机构进行运动学分析,以主轴颈中心偏移量为输入,建立中心架上下支撑头位置计算模型。通过与其理想位置比较,得到了支撑头位置调整量,从而实现随动磨削前工件的自动校直。试验表明自动校直系统应用于某一八缸船用曲轴,取得了与人工校直相似的效果,且大大降低了劳动强度,提高了大型船用曲轴随动磨削的自动化程度。     

切点跟踪磨削法中工件的刚度误差分析及其补偿

采用切点跟踪磨削法加工曲轴类零件时,曲轴的刚度误差是造成加工误差和影响磨削效率进一步提高的主要原因之一。为了采取恰当的误差补偿策略来减小或消除刚度误差的不利影响,分析了切点跟踪磨削法磨削曲轴连杆颈时曲轴不同方向上的弹性位移对加工精度的影响规律,并由此建立了曲轴刚度误差补偿的数学模型;同时给出了测定磨削过程中曲轴弹性变形量的一般方法。     

基于Multi-agent的曲轴随动磨削参数智能决策系统

为了实现曲轴随动磨削参数的智能选取及优化,采用多Agent技术构建了参数智能决策系统。分别设计了CBR决策Agent、RBR决策Agent、MBR决策Agent、FR决策Agent及相应功能Agent,这四种推理决策Agent的组合能够互相取长补短,避免仅采用某一技术带来的局限。并且建立了曲轴随动磨削参数的范例库、模型库、规则库和方法库以及各库管理系统。针对曲轴随动磨削参数决策特点,制定统一的协调控制策略,并利用黑板解决各Agent间的通信问题,实现了决策Agent之间的有效协同。     

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.