提高精密凸轮磨削精度的几何误差补偿技术

针对精密凸轮加工中存在的精度问题，推导出凸轮磨削中的理想砂轮中心包络线的求解方程，进而将基于多体系统理论的误差补偿技术与凸轮加工设计方法相结合，研究了理想数控指令的生成方法、砂轮轮廓误差的计算方法、精密数控指令和逆变凸轮廓型的求解算法，在此基础上，开发出凸轮精密磨削过程的误差补偿与动态仿真分析软件。实验表明，运用该软件生成的精密数控指令以及逆变凸轮廓型，可直接保证凸轮廓型的加工精度，提高凸轮生产效率50％以上。     

SK-21数控凸轮磨床几何误差补偿技术的理论研究

针对如何减小SK-21数控凸轮磨床的几何误差从而提高加工精度，以多体系统运动学理论为基础，根据自身结构和运动误差，推导出凸轮精密加工的计算方程；明晰了精密数控指令的迭代求解过程；分析了刀具理想与实际路线的计算方法，内外法线的判定和曲线的拟舍方法；并从解析几何理论和多体系统理论两个不同角度对几何误差参数辨识进行了讨论。     

数控内圆复合磨床几何误差建模及灵敏度分析

为提高孔、套筒类零件的加工精度、数控内圆复合磨床的磨削精度和加工效率,明确各误差参数对磨削精度的影响程度,针对某型号的数控内圆复合磨床进行误差分析。基于多体系统理论建立该磨床的拓扑结构,通过计算得到相应的几何误差模型,并对各误差参数进行求导,得到各自的灵敏度表达式,代入磨床结构参数以及检测得到的误差参数后,通过归一化处理可确定各误差参数的灵敏度系数,对灵敏度系数进行排列,并对前几项系数较大的误差进行补偿,为后期的机床加工精度提高奠定了基础。     

凸轮廓形数控加工研究

根据凸轮廓形成形机理 ,分析推导了极坐标式凸轮轴磨床凸轮轮廓数控加工两轴联动数学模型 ,建立了在凸轮磨削点的移动速度为常量时 ,凸轮数控加工的插补算法模型 ,为研制数控凸轮轴磨床提供了理论基础     

基于加工测试的摆线齿轮齿廓误差建模与分离

提出了一种基于加工测试的摆线齿轮齿廓误差建模与分离方法。采用多体系统运动学原理建立了与磨床几何误差相关的摆线齿轮轮廓X、Y方向的误差模型,并提出了摆线齿轮工件齿廓Y方向误差分离的方法。采用所提出的方法对该磨床实际加工的摆线齿轮齿廓误差进行误差分离,完成了基于激光跟踪仪多站方法磨床几何误差辨识。实验分析结果表明,所提出的基于加工测试的摆线齿轮轮廓误差模型是有效的,可用来辨识相关机床的几何误差。     

数控精密外圆磨床几何误差分析及加工误差模型研究

高端数控机床的不同几何加工误差对于不同工件加工面影响程度是变化的,其高精度来自于大量不同因素之间的完美协调配合,所以有必要研究造成加工误差的几何误差元素和构建空间加工误差数学模型。本文以某数控精密外圆磨床为研究对象,以分析复杂系统的多体系统理论和低序体理论为基础,进行数控磨床的几何误差元素分析,依据几何误差元素构建空间加工误差数学模型。该研究对高档数控磨床在加工精度研究中有重要的支撑意义,并为机床设计研究人员的误差补偿和精度优化设计工作提供理论依据。     

凹面轮廓凸轮轴成形磨削工艺研究

分析带有凹面轮廓的凸轮轴(简称凹面凸轮轴)数控磨削加工难点,提出采用大砂轮与小砂轮复合数控成形磨削凹面凸轮轴新工艺。给出了小砂轮半径的计算公式,通过计算凹面轮廓的最小曲率半径,对比判断是否需要切换砂轮。详细分析了大砂轮与小砂轮复合数控成形磨削凹面凸轮轴新工艺过程,并在CNC8325B全数控凸轮轴超高速复合磨床上进行了高速磨削加工实验,实验结果表明,该工艺方法可以实现凹面凸轮轴轮廓的磨削成形加工,满足了加工精度要求。     

数控凸轮轴磨床磨削参数智能化选择模型研究

数控凸轮轴磨床磨削凸轮的轮廓和尺寸精度与磨削参数的选择有重要关系。为了提高凸轮轴的加工精度和表面质量、提高加工效率，以实际的凸轮轴加工为例，对凸轮轴加工过程中的加工参数智能化选择进行了研究。运用BP神经网络对磨削参数和其各种影响因素进行建模，提出了基于神经网络的磨削参数智能化选择模型。     

凸轮轴数控磨削轮廓误差分析与补偿

在分析国内外磨削加工误差分析与补偿研究现状基础上,针对X轴和C轴两轴联动的凸轮轴数控磨削的轮廓误差提出一种轮廓误差分析和补偿策略,以提高凸轮磨削加工精度。基于凸轮轴数控磨削的X-C联动运动模型,推导了由凸轮升程表到磨削加工位移表的数学模型;指出凸轮升程与轮廓的误差变化规律在趋势上具有一致性。基于最小二乘多项式方法对多次磨削加工实验的凸轮升程误差进行一系列拟合处理,得到稳定的、可重复的凸轮升程预测误差;将升程预测误差按一定比例反向叠加到理论升程表中,采用最小二乘多项式法进行光顺,得到光顺的虚拟升程表;利用虚拟升程表对同类型凸轮轴进行磨削加工实验。实验结果表明,砂轮架速度和加速度在机床伺服响应范围之内,凸轮最大升程误差与最大相邻误差降低,凸轮轮廓表面粗糙度值满足加工要求,从而证明该误差分析和补偿方法是正确可行的。     

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.     

凸轮轴磨削加工速度优化调节与自动数控编程研究

为进一步提高凸轮轴的加工精度、表面质量和加工效率,根据X-C轴联动磨床的运动原理,建立了凸轮轴恒线速加工理论数学模型,依据该数学模型采用三次样条拟合插值法,建立了凸轮转速优化调节的数值计算模型。结合具体凸轮轴零件及其磨削加工工艺方案的具体参数,计算出机床各运动轴加工过程的运动数据,在确保无工艺故障的前提下,最终把各轴的运动数据自动转换为对应数控控制系统的数控加工程序,从而实现了凸轮轴磨削的自动数控编程。最后在CNC8312A数控高速凸轮轴磨床上,对钱江32F型号凸轮轴的进气凸轮和排气凸轮分别进行磨削加工试验,得到了预期加工效果。试验验证表明,该加工速度优化调节及其自动数控编程方法在理论上和实践上都是可行的,完全满足实际生产的需要。     

五轴数控机床几何误差建模方法研究

五轴数控机床是实现工件复杂表面精密加工的重要设备,而机床本身精度是保证加工精度的重要前提。以一台大型五轴数控加工机床为研究对象,分析各项误差,应用多体系统运动学理论,建立移动轴与旋转轴的几何误差数学模型,推导出刀具相对工件坐标系的位置与姿态误差表达式,为误差补偿提供精确数学模型,提高机床加工精度。     

磨齿机在机检测机构几何误差链建模与补偿

由于几何误差的影响,现有研究主要考虑末端机构或关键运动轴几何误差补偿,尚缺逐次补偿运动轴几何误差。为了避免形成在机检测机构几何误差链而产生误差累积效应,有效提升在机检测精度。根据自主研发卧式磨齿机在机检测原理,基于多刚体系统运动学和齐次坐标变换理论,建立在机检测机构几何误差链模型。逐次识别并补偿几何误差链中运动轴几何误差后,进行了磨齿机标准样板齿轮检测实验。结果表明:误差补偿前后,齿向精度均为4级;误差补偿后,齿形精度提高4个等级,为4级精度,与格里森检测实验结果相吻合。结果验证了模型的正确性,有望在磨齿机高精度在机检测系统中推广使用。     

基于移动最小二乘的数控龙门导轨磨床定位误差建模及补偿技术

为提高国产大型龙门导轨磨床精度,针对大型龙门导轨磨床的定位误差,应用移动最小二乘法建立误差模型。移动最小二乘法是形成无网格方法逼近函数的方法之一,生成的曲线曲面具有精度高、光滑性好等许多优点,其建模精度远高于普通最小二乘法（LS）。为实现大型导轨磨床的在机实时补偿,应用外部坐标偏移法对大型龙门导轨磨床定位误差进行补偿。补偿后,大型龙门导轨磨床精度提高89.3%,有效提高了该龙门导轨磨床的加工精度。     

提高数控机床加工精度技术研究

基于多体系统理论，建立了多坐标数控机床误差模型。介绍了3坐标数控机床9线辨识方法，研究了回转坐标6项误差的辨识方法。在4坐标数控机床上实现了几何误差的软件补偿。试验结果说明误差模型的准确性和补偿方法的实用性。     

螺旋锥齿轮误差齿面及差曲面的建立与分析

针对六轴五联动螺旋锥齿轮磨床结构,应用多体系统理论、齿轮啮合理论,建立了含几何误差、热误差的螺旋锥齿轮误差齿面与差曲面模型并进行了实验验证,仿真分析了砂轮分别沿X轴、Y轴平移时和绕C轴旋转时,螺旋锥齿轮理论齿面与误差齿面以及它们的差曲面。结果表明,砂轮绕C轴旋转所产生的运动副误差对齿面误差影响较大。研究结果对提高螺旋锥齿轮的加工精度和进行误差补偿提供了理论依据。        

凸轮轴数控虚拟磨削技术的研究

在分析凸轮轴数控虚拟磨削技术特点基础上,综合运用数据库技术、计算机编译技术和图像处理技术,开发了基于编译原理和图像处理的凸轮轴数控虚拟磨削系统,该系统采用链码跟踪方法记录图像的边缘轮廓,同时,结合数控加工的特点,通过误差分析实现凸轮轴轮廓的自动补偿.给出系统开发关键技术的实现方法.实例表明,该系统为实现凸轮轴数控虚拟磨削提供了条件.     

转台-摆头式五轴机床几何误差测量及辨识

为降低转动轴几何误差对转台-摆头式五轴机床精度的影响,提出了基于球杆仪的位置无关几何误差测量和辨识方法。基于多体系统理论及齐次坐标变换方法建立了转台-摆头式五轴机床位置无关几何误差模型,依据旋转轴不同运动状态下的几何误差影响因素建立基于圆轨迹的四种测量模式,并实现10项位置无关几何误差的辨识。利用所建立的几何误差模型进行数值模拟,确定转动轴的10项位置无关几何误差对测量轨迹的影响。最后,采用误差补偿的形式实验验证所提出的测量及辨识方法的有效性,将位置无关几何误差补偿前后的测量轨迹进行比较。误差补偿后10项位置无关几何误差的平均补偿率为70.4%,最大补偿率达到88.4%,实验结果表明所提出的建模和辨识方法可用于转台-摆头式五轴机床转动轴精度检测,同时可为机床精度评价及几何精度提升提供依据。