數(shù)控凸輪軸高速磨削工件主軸轉(zhuǎn)速優(yōu)化理論及實驗研究.pdf

1、隨著我國節(jié)能減排和綠色制造產(chǎn)業(yè)政策的實施，凸輪軸作為內(nèi)燃發(fā)動機的關(guān)鍵零件之一，其加工質(zhì)量的好壞直接影響汽車和船舶發(fā)動機的綜合性能，因此對凸輪軸的加工輪廓精度要求越來越高。凸輪軸的加工方式已由原來的機械靠模加工向數(shù)控磨削加工轉(zhuǎn)變，在很大程度上提高了凸輪軸加工質(zhì)量。由于在磨削凸輪升程非圓輪廓段時磨削點磨削速度變化劇烈，凸輪軸數(shù)控磨床C軸和X軸聯(lián)動磨削進給中會產(chǎn)生較大的加速度，對機床伺服系統(tǒng)造成較大的機械沖擊，磨床的伺服系統(tǒng)可能會產(chǎn)生響應(yīng)滯后

2、，所以有必要基于磨床砂輪架進給能力約束下對凸輪軸工件主軸轉(zhuǎn)速進行優(yōu)化調(diào)節(jié)。
　　本文以凸輪軸數(shù)控高速磨削的工件主軸轉(zhuǎn)速為研究對象，建立凸輪軸磨削運動數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)了凸輪工件主軸在恒線速度磨削時轉(zhuǎn)速理論方程。結(jié)合恒轉(zhuǎn)速磨削實驗分析了工件主軸轉(zhuǎn)速對凸輪軸加工質(zhì)量的影響，根據(jù)數(shù)控凸輪軸高速磨床加工能力的約束條件，理論推導(dǎo)了砂輪架進給最大加速度值，對砂輪進給中加速度超出最大值的凸輪轉(zhuǎn)角區(qū)間，通過積分反求方法求解出對應(yīng)轉(zhuǎn)角區(qū)間進給中對應(yīng)的工

3、件轉(zhuǎn)速，并以該段轉(zhuǎn)速替換對應(yīng)的轉(zhuǎn)角區(qū)間上凸輪軸恒線速度磨削時理論轉(zhuǎn)速值，通過三次樣條曲線對優(yōu)化后的工件主軸轉(zhuǎn)速進行擬合。在 CNC8325B數(shù)控凸輪軸磨床上進行了磨削加工實驗，實驗結(jié)果表明提高了凸輪軸的加工質(zhì)量和效率。本文主要研究內(nèi)容有以下幾點：
　?。?）分析了凸輪軸數(shù)控高速磨削的加工特點及工藝，研究了凸輪軸磨床的砂輪進給伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)性能與響應(yīng)要求，對比恒轉(zhuǎn)速與恒線速度模型下凸輪軸加工升程輪廓誤差，探討了凸輪工件轉(zhuǎn)速優(yōu)化調(diào)整對

4、凸輪加工質(zhì)量的影響。
　?。?）推導(dǎo)了凸輪軸 X-C兩軸聯(lián)動數(shù)控磨削運動數(shù)學(xué)模型，進行了砂輪架聯(lián)動進給過程中運動學(xué)分析，仿真得到砂輪架進給過程中位移、速度及加速度曲線。在通過差分法對凸輪升程數(shù)據(jù)進行預(yù)處理后，采用最小二乘多項式對凸輪升程數(shù)據(jù)進行優(yōu)化擬合。基于輪廓插補幾何約束、砂輪架進給能力約束來理論推導(dǎo)砂輪架進給中允許的最大加速度值。
　?。?）根據(jù)計算推導(dǎo)得到的砂輪架進給允許的最大加速度值，對砂輪架進給過程加速度的變化值進