汽车曲轴的"三轴联动切点跟踪"随动磨床及其关键技术研究

在分析两轴联动切点跟踪曲轴随动磨削方法的技术缺陷基础上,系统地介绍了"三轴联动切点跟踪"磨削原理,给出了"三轴联动切点跟踪"曲轴随动磨削运动模型,概括了该原理在曲轴连杆颈和主轴颈磨削中的技术优势.并且通过高精度液体静压导轨、高刚性直线驱动技术和在线测量与误差补偿等关键技术的综合运用,成功地解决了超精密磨削加工中各运动部件动态性能及其对加工精度的影响,攻克了用普通刚玉砂轮高效率、高精度磨削曲轴主轴颈和连杆颈的技术难题.     

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。     

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。     

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。     

恒转速曲轴切点跟踪磨削表面粗糙度的研究

通过恒转速曲轴切点跟踪磨削的运动学方程,结合基于磨削深度与弹性形变的磨削表面粗糙度计算模型,对不同磨削深度下的曲轴连杆颈表面粗糙度进行了求解计算。计算结果表明,曲轴转角及磨削深度对工件表面粗糙度值存在影响差值,揭示了曲轴连杆颈表面粗糙度值的变化规律,为今后恒转速曲轴切点跟踪磨削的表面粗糙度分析提供了理论依据。     

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。     

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.     

基于EEMD的曲轴随动磨削轮廓误差分析

曲轴自动生产线对随动曲轴磨床的可靠性和精度稳定性要求越来越高,基于随动磨削工艺的特点,曲轴磨削轮廓误差明显地包含了随动磨床C轴、X轴性能信息。曲轴轮廓误差是用户现场常规抽检最直观数据,因此,对曲轴磨削轮廓误差数据进行有效分析,提取出反映机床C、X轴性能的分量,对机床可靠性维护意义重大。首先给出应用聚合经验模态分解,这是对曲轴轮廓误差进行有效分解的方法,然后分析曲轴连杆颈随动磨削轮廓生成原理,给出随动磨床轴运动误差对曲轴轮廓误差影响的计算方法。最后,通过磨削实验对误差数据采集、分析,并有效准确地分离出与磨床C轴、X轴性能对应的分量,通过曲轴轮廓误差分析,使预测机床关键部件性能成为可能。     

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。     

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。     

高精度数控曲轴磨床的控制方案

讨论了数控曲轴磨床以主轴颈定位,以主轴颈中心为回转中心,一次装夹完成曲轴的主轴颈和连杆颈的磨削加工,克服了传统曲轴磨削加工中存在的缺陷.     

一种基于头架主轴为变速运动的曲轴随动磨削加工方法研究

针对曲轴传统磨削加工方式影响曲轴精度和表面质量的问题,提出一种基于头架主轴为变速运动,砂轮做恒速进给的随动磨削方式。通过推导随动磨削加工瞬时位置方程,建立随动磨削运动轨迹控制模型,仿真分析对比两种磨削加工方式。分析结果显示主轴为变速运动的随动磨削加工方式受砂轮半径影响小,磨削点相对于转动中心的速度和受力状态更稳定,大大提高曲轴的表面加工质量。     

曲轴切点跟踪磨削法控制误差分析研究

切点跟踪磨床通常采用直线电机带动砂轮架跟踪围绕主轴颈中心旋转的工件磨削曲轴连杆颈.研究从尺寸精度出发,推导出工件和砂轮架的位置关系式以及砂轮架进给速度和加速度的表达式,分析了砂轮架直线电机不同的插补周期和工件不同的转速对砂轮架速度、加速度以及对连杆颈圆度的影响,不同的工件最小分度角对连杆颈圆度的影响,为选择数控系统参数提供参考.     

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.     

机床及机床附件年度产品信息

<正>B2-K1018双砂轮架随动式(切点跟踪)数控曲轴磨床Beijing No.2 Machine Tool Works Co.,LTD北京第二机床厂北京第二机床厂有限公司最新推出的B2-K1018双砂轮架     

提高曲轴磨削精度的几何误差补偿技术

针对精密曲轴磨削(连杆颈)加工中存在的精度问题,利用随动磨削数控机床运动的数学模型推导出理想的砂轮磨削轨迹的求解方程.利用多体系统理论推导出从机床-工件分支与机床-刀具分支的坐标转换方程、曲轴磨削的精密加工方程,进而将随动磨削加工数学模型与多体系统的误差补偿技术相结合,研究了理想数控指令的生成方法,并用精密迭代的方法求解出误差条件下精密加工数控指令.修正后的指令可以在曲轴磨削生产当中保证曲轴(连杆颈)的表面加工质量,达到了精密曲轴磨削的精度要求.     

曲轴磨床头架结构的改进

[1]改进前的头架结构 　　多年来,我市某公司一直采用 MQ8260等曲轴磨床磨削曲轴主轴颈和连杆颈,曲轴磨削中产生振纹是常见的缺陷,它会使曲轴表面粗糙度值增大,在排除了其它方面的影响因素以后,效果还不够理想。 　　如图所示的是改进前的 MQ8260曲轴磨床头架结构简图。其传动路线为：电动机 (图中未画出 )经皮带传动至Ⅰ轴,然后经小齿轮 1、大齿轮 2传动至Ⅱ轴 (主轴 ),由主轴带动工件旋转进行磨削。笔者认为,Ⅰ轴到Ⅱ轴属于刚性传动 (齿轮传动 ),容易引起头架的周期振动,并且齿轮经过一段时间的磨损后,轮齿间隙增大,会出现…