本文關(guān)鍵詞：數(shù)控凸輪軸高速磨削工件主軸轉(zhuǎn)速優(yōu)化理論及實(shí)驗(yàn)研究

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【摘要】：隨著我國(guó)節(jié)能減排和綠色制造產(chǎn)業(yè)政策的實(shí)施,凸輪軸作為內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵零件之一,其加工質(zhì)量的好壞直接影響汽車(chē)和船舶發(fā)動(dòng)機(jī)的綜合性能,因此對(duì)凸輪軸的加工輪廓精度要求越來(lái)越高。凸輪軸的加工方式已由原來(lái)的機(jī)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(shí)磨削點(diǎn)磨削速度變化劇烈,凸輪軸數(shù)控磨床C軸和X軸聯(lián)動(dòng)磨削進(jìn)給中會(huì)產(chǎn)生較大的加速度,對(duì)機(jī)床伺服系統(tǒng)造成較大的機(jī)械沖擊,磨床的伺服系統(tǒng)可能會(huì)產(chǎn)生響應(yīng)滯后,所以有必要基于磨床砂輪架進(jìn)給能力約束下對(duì)凸輪軸工件主軸轉(zhuǎn)速進(jìn)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(duì)象,建立凸輪軸磨削運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型,推導(dǎo)了凸輪工件主軸在恒線速度磨削時(shí)轉(zhuǎn)速理論方程。結(jié)合恒轉(zhuǎn)速磨削實(shí)驗(yàn)分析了工件主軸轉(zhuǎn)速對(duì)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(jìn)給最大加速度值,對(duì)砂輪進(jìn)給中加速度超出最大值的凸輪轉(zhuǎn)角區(qū)間,通過(guò)積分反求方法求解出對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)角區(qū)間進(jìn)給中對(duì)應(yīng)的工件轉(zhuǎn)速,并以該段轉(zhuǎn)速替換對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)角區(qū)間上凸輪軸恒線速度磨削時(shí)理論轉(zhuǎn)速值,通過(guò)三次樣條曲線對(duì)優(yōu)化后的工件主軸轉(zhuǎn)速進(jìn)行擬合。在CNC8325B數(shù)控凸輪軸磨床上進(jìn)行了磨削加工實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)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?jī)?nèi)容有以下幾點(diǎn):(1)分析了凸輪軸數(shù)控高速磨削的加工特點(diǎn)及工藝,研究了凸輪軸磨床的砂輪進(jìn)給伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)性能與響應(yīng)要求,對(duì)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(duì)凸輪加工質(zhì)量的影響。(2)推導(dǎo)了凸輪軸X-C兩軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控磨削運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型,進(jìn)行了砂輪架聯(lián)動(dòng)進(jìn)給過(guò)程中運(yùn)動(dòng)學(xué)分析,仿真得到砂輪架進(jìn)給過(guò)程中位移、速度及加速度曲線。在通過(guò)差分法對(duì)凸輪升程數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理后,采用最小二乘多項(xiàng)式對(duì)凸輪升程數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化擬合。基于輪廓插補(bǔ)幾何約束、砂輪架進(jìn)給能力約束來(lái)理論推導(dǎo)砂輪架進(jìn)給中允許的最大加速度值。(3)根據(jù)計(jì)算推導(dǎo)得到的砂輪架進(jìn)給允許的最大加速度值,對(duì)砂輪架進(jìn)給過(guò)程加速度的變化值進(jìn)行積分反求得到凸輪工件主軸的部分轉(zhuǎn)速。將優(yōu)化后的工件轉(zhuǎn)速與恒線速理論轉(zhuǎn)速,在CNC8325B凸輪軸數(shù)控磨床上進(jìn)行對(duì)比加工實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,通過(guò)采用降低砂輪架進(jìn)給加速度優(yōu)化得到的工件轉(zhuǎn)速值進(jìn)行加工,可改善凸輪軸高效精密磨削加工質(zhì)量,并提高了凸輪軸磨削加工效率。
【關(guān)鍵詞】：凸輪軸 工件主軸 工件轉(zhuǎn)速優(yōu)化 砂輪架進(jìn)給加速度 積分反求
【學(xué)位授予單位】：湖南科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TG596
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-23
• 1.1 研究背景與意義11-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外凸輪軸磨削加工研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 凸輪軸數(shù)控磨削數(shù)學(xué)建模研究現(xiàn)狀14-19
• 1.3.1 凸輪軸恒線速度磨削加工15-16
• 1.3.2 凸輪軸恒磨除率變速磨削16
• 1.3.3 凸輪軸切點(diǎn)跟蹤法磨削16-17
• 1.3.4 凸輪軸恒力磨削加工17-19
• 1.4 凸輪軸磨削工件轉(zhuǎn)速優(yōu)化技術(shù)研究現(xiàn)狀19-20
• 1.5 課題來(lái)源和研究?jī)?nèi)容20-23
• 1.5.1 課題來(lái)源與研究意義20-21
• 1.5.2 研究?jī)?nèi)容及論文結(jié)構(gòu)21-23
• 第二章 凸輪軸磨削數(shù)學(xué)模型及砂輪進(jìn)給伺服系統(tǒng)23-33
• 2.1 凸輪軸高速數(shù)控加工技術(shù)23-24
• 2.1.1 凸輪軸數(shù)控高速磨削加工特點(diǎn)23
• 2.1.2 數(shù)控凸輪軸高速磨削新工藝23-24
• 2.2 凸輪軸磨削加工運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)建模24-27
• 2.2.1 砂輪架進(jìn)給位移數(shù)學(xué)模型建立24-26
• 2.2.2 恒線速度磨削工件主軸轉(zhuǎn)速方程26-27
• 2.3 凸輪軸數(shù)控磨削過(guò)程運(yùn)動(dòng)學(xué)分析27-30
• 2.3.1 砂輪架橫向進(jìn)給速度的推導(dǎo)27-29
• 2.3.2 凸輪工件主軸的轉(zhuǎn)速曲線分析29-30
• 2.4 凸輪軸高速磨削砂輪進(jìn)給伺服系統(tǒng)分析30-32
• 2.4.1 高速磨削的砂輪主軸單元30-31
• 2.4.2 快速響應(yīng)轉(zhuǎn)速指令的數(shù)控系統(tǒng)31-32
• 2.4.3 高速進(jìn)給伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)32
• 2.5 本章小結(jié)32-33
• 第三章 凸輪軸數(shù)控磨削工件轉(zhuǎn)速的反求優(yōu)化33-54
• 3.1 數(shù)控磨削加工C軸工件轉(zhuǎn)速的優(yōu)化33-36
• 3.1.1 不同工件轉(zhuǎn)速加工的凸輪升程誤差33-35
• 3.1.2 凸輪工件主軸轉(zhuǎn)速優(yōu)化分析35
• 3.1.3 基于工件主軸角加速度的轉(zhuǎn)速優(yōu)化35-36
• 3.2 升程輪廓數(shù)據(jù)的最小二乘法擬合36-41
• 3.2.1 凸輪升程的差分法預(yù)處理36-38
• 3.2.2 最小二乘多項(xiàng)式函數(shù)的擬合38-39
• 3.2.3 最小二乘法擬合多項(xiàng)式求解39-41
• 3.3 砂輪架進(jìn)給過(guò)程最大加速度的分析41-45
• 3.3.1 考慮幾何約束的弓高誤差41-43
• 3.3.2 基于砂輪架進(jìn)給的最大加速度約束43-45
• 3.4 凸輪數(shù)控磨削工件轉(zhuǎn)速的積分反求45-49
• 3.4.1 砂輪架進(jìn)給中速度與加速度的實(shí)例分析45-46
• 3.4.2 工件主軸轉(zhuǎn)速的積分反求46-49
• 3.5 凸輪工件主軸轉(zhuǎn)速曲線的三次樣條擬合49-53
• 3.5.1 構(gòu)造三次樣條曲線基本方程組49-51
• 3.5.2 三次樣條曲線方程組的求解51-52
• 3.5.3 優(yōu)化后的凸輪工件轉(zhuǎn)速曲線52-53
• 3.6 本章小結(jié)53-54
• 第四章 凸輪軸數(shù)控磨削工件轉(zhuǎn)速優(yōu)化實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證54-69
• 4.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)ゴ?/span>54-56
• 4.1.1CNC8325B凸輪軸磨床介紹54-55
• 4.1.2 凸輪軸超高速?gòu)?fù)合磨床的主要特點(diǎn)55-56
• 4.1.3 凸輪軸超高速?gòu)?fù)合磨床技術(shù)參數(shù)56
• 4.2 CBN砂輪及其平衡與修整56-60
• 4.2.1 陶瓷結(jié)合劑的CBN砂輪的選用56-57
• 4.2.2 CBN砂輪的修整57-59
• 4.2.3 CBN砂輪的平衡59-60
• 4.3 凸輪軸零件及檢測(cè)裝置60-65
• 4.3.1 凸輪軸零件參數(shù)60-62
• 4.3.2 凸輪軸輪廓測(cè)量?jī)x62-64
• 4.3.3 凸輪表面粗糙度的測(cè)量64-65
• 4.4 凸輪工件主軸轉(zhuǎn)速優(yōu)化驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)65-68
• 4.4.1 實(shí)驗(yàn)方案65-67
• 4.4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析67-68
• 4.5 本章小結(jié)68-69
• 第五章 全文總結(jié)與展望69-71
• 5.1 全文總結(jié)69-70
• 5.2 研究展望70-71
• 參考文獻(xiàn)71-74
• 致謝74

【相似文獻(xiàn)】

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1 郜月梅;;萬(wàn)能磨床增設(shè)輔助傳動(dòng)裝置[J];機(jī)械工藝師;1983年09期

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中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 吳桂云;數(shù)控凸輪軸高速磨削工件主軸轉(zhuǎn)速優(yōu)化理論及實(shí)驗(yàn)研究[D];湖南科技大學(xué);2015年

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本文編號(hào)：550150