數(shù)控凸輪軸高速磨削工件主軸轉速優(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，凸輪軸作為內燃發(fā)動機的關鍵零件之一，其加工質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)控磨削加工轉變，在很大程度上提高了凸輪軸加工質量。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速進行優(yōu)化調節(jié)。
　　本文以凸輪軸數(shù)控高速磨削的工件主軸轉速為研究對象，建立凸輪軸磨削運動數(shù)學模型，推導了凸輪工件主軸在恒線速度磨削時轉速理論方程。結合恒轉速磨削實驗分析了工件主軸轉速對凸輪軸加工質量的影響，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角區(qū)間，通過積分反求方法求解出對應轉角區(qū)間進給中對應的工

3、件轉速，并以該段轉速替換對應的轉角區(qū)間上凸輪軸恒線速度磨削時理論轉速值，通過三次樣條曲線對優(yōu)化后的工件主軸轉速進行擬合。在 CNC8325B數(shù)控凸輪軸磨床上進行了磨削加工實驗，實驗結果表明提高了凸輪軸的加工質量和效率。本文主要研究內容有以下幾點：
　　（1）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)的結構性能與響應要求，對比恒轉速與恒線速度模型下凸輪軸加工升程輪廓誤差，探討了凸輪工件轉速優(yōu)化調整對

4、凸輪加工質量的影響。
　　（2）推導了凸輪軸 X-C兩軸聯(lián)動數(shù)控磨削運動數(shù)學模型，進行了砂輪架聯(lián)動進給過程中運動學分析，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砂輪架進給中允許的最大加速度值。
　　（3）根據(jù)計算推導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