凸輪軸高速磨削加工質(zhì)量影響因素分析及關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、凸輪軸作為汽車、內(nèi)燃機(jī)等行業(yè)的一種量大面廣的關(guān)鍵零部件，其精度和質(zhì)量穩(wěn)定性直接影響到發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量、壽命、廢氣排放和節(jié)能。隨著能源危機(jī)的爆發(fā)以及新標(biāo)準(zhǔn)的施行，如何提高加工質(zhì)量和加工效率是凸輪軸加工亟待解決的問(wèn)題。為了保證凸輪軸的加工質(zhì)量和加工效率，一般采用高性能凸輪軸數(shù)控磨床對(duì)其進(jìn)行高效精密磨削加工。但是由于凸輪軸屬于細(xì)長(zhǎng)桿件，其剛性較差，同時(shí)輪廓型面復(fù)雜給磨削加工帶來(lái)極大困難。本文以凸輪軸高速數(shù)控磨削加工為研究對(duì)象，進(jìn)行凸輪軸磨削加工質(zhì)

2、量的影響因素分析及關(guān)鍵技術(shù)研究，在凸輪軸原始升程數(shù)據(jù)擬合優(yōu)化、多圈磨削減少?gòu)椥酝俗?、磨削穩(wěn)定性分析與顫振抑制、工件轉(zhuǎn)速優(yōu)化、磨削加工誤差分析與補(bǔ)償?shù)忍岣吣ハ骷庸べ|(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)上形成突破，解決當(dāng)前凸輪軸磨削加工中存在較大的原始升程數(shù)據(jù)測(cè)量誤差、砂輪架進(jìn)給彈性退讓、磨削振動(dòng)、磨削輪廓誤差等問(wèn)題。
　　本文所做的研究工作內(nèi)容主要包括:
　　1)分析了凸輪軸磨削加工方式和工藝特點(diǎn)，對(duì)包含測(cè)量誤差的原始離散凸輪升程數(shù)據(jù)進(jìn)行三次樣條函數(shù)

3、插值法光順，實(shí)現(xiàn)凸輪軸原始升程數(shù)據(jù)的擬合優(yōu)化;在近似恒線速度數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，介紹了凸輪軸X-C軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控磨削工藝流程。
　　2)建立了凸輪軸磨削法向磨削力的數(shù)學(xué)模型，開展了磨削力和砂輪彈性退讓位移實(shí)驗(yàn)研究;探討了凸輪軸在不同轉(zhuǎn)角、磨削深度及磨削圈數(shù)的彈性退讓規(guī)律;通過(guò)多圈進(jìn)給磨削減少了砂輪彈性退讓。通過(guò)動(dòng)剛度測(cè)試對(duì)凸輪軸磨床各主要部件的共振頻率和臨界轉(zhuǎn)速進(jìn)行分析，找出了機(jī)床加工過(guò)程中整機(jī)動(dòng)剛度的主要薄弱環(huán)節(jié)，并對(duì)這些薄弱環(huán)節(jié)提出

4、了優(yōu)化措施。
　　3)建立了凸輪軸高速磨削過(guò)程的動(dòng)力學(xué)模型，分析了凸輪軸磨削加工的穩(wěn)定性區(qū)域與不穩(wěn)定性區(qū)域;通過(guò)模態(tài)分析求解磨削工藝系統(tǒng)的固有振型與固有頻率，得到其薄弱環(huán)節(jié);結(jié)合穩(wěn)定性葉瓣圖、系統(tǒng)薄弱環(huán)節(jié)和控制理論提出了相關(guān)的抑振方法。
　　4)建立了凸輪軸磨削系統(tǒng)的Simulink仿真模型，得到凸輪軸高速磨削加工的臨界磨削深度，驗(yàn)證了變速磨削的抑振效果;通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究了磨削工藝參數(shù)對(duì)加工波紋度和粗糙度的影響規(guī)律，驗(yàn)證了穩(wěn)定性

5、葉瓣圖的正確性，得到了凸輪軸高速磨削的最優(yōu)速比和最佳砂輪線速度區(qū)間。
　　5)分析發(fā)現(xiàn)凸輪軸X-C軸聯(lián)動(dòng)恒線速度磨削中，某些凸輪轉(zhuǎn)角區(qū)間的砂輪架進(jìn)給速度、加速度、加加速度超出砂輪架進(jìn)給伺服系統(tǒng)允許的最大值;基于砂輪架進(jìn)給不同加速方式的計(jì)算模型對(duì)該區(qū)間工件主軸轉(zhuǎn)速進(jìn)行積分反求，替換該區(qū)間的工件主軸轉(zhuǎn)速并進(jìn)行整體的三次樣條曲線擬合;通過(guò)工件主軸轉(zhuǎn)速優(yōu)化前后的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了凸輪工件主軸轉(zhuǎn)速優(yōu)化方法的正確性。
　　6)分析了凸輪升