精密高效非圓磨削關(guān)鍵控制技術(shù)研究與應(yīng)用.pdf

1、高檔數(shù)控機床制造能力在很大程度上反映著一個國家科技水準(zhǔn)和綜合實力。我國已將其列為《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020)》16個重大專項之一，如何提高高檔數(shù)控磨床的磨削精度和效率，是當(dāng)今高檔數(shù)控磨床磨削領(lǐng)域研究的熱門課題。本文正是為解決高檔數(shù)控非圓磨床的磨削加工精度和效率的難題，在國家科技部支撐項目資助下，對精密高效非圓磨削關(guān)鍵控制技術(shù)進(jìn)行了深入系統(tǒng)地研究，主要內(nèi)容包括:
　　(1)針對高檔數(shù)控非圓磨床磨削精度和效

2、率難以提高的難題，根據(jù)切點跟蹤磨削法、恒磨除率原理及凸輪形狀與砂輪空間位置關(guān)系，建立了非圓磨削砂輪進(jìn)給、工件旋轉(zhuǎn)兩軸聯(lián)動的理想運動學(xué)數(shù)學(xué)模型。根據(jù)系統(tǒng)傳動機構(gòu)特性、系統(tǒng)驅(qū)動能力、凸輪磨削加工精度等要求，確定了砂輪進(jìn)給、工件旋轉(zhuǎn)的限定條件，解決了非圓磨削的難加工的問題。
　　(2)針對凸輪磨削加工效率低的問題，以砂輪進(jìn)給為研究對象，在限定弓高誤差、砂輪進(jìn)給速度、加速度、加加速度等約束條件下，提出了砂輪進(jìn)給雙向?qū)?yōu)自適應(yīng)同步加速控制方

3、法，在保證加工精度的前提下，解決了非圓磨削的高效加工難題。通過相關(guān)實驗驗證了上述方法的正確性和有效性。效率比原機床提高了16.78％。
　　(3)針對凸輪磨削過程中存在局部升程誤差超差的問題，以升程誤差為研究對象，提出了自適應(yīng)加權(quán)支持向量機的凸輪升程誤差離散點擬合方法，根據(jù)圓率符號確定了誤差點之間的光滑性，以及不光滑點與相鄰點之間夾角與加權(quán)值之間的關(guān)系，解決了凸輪升程誤差的補償問題，實現(xiàn)了非圓磨削的精密加工。通過實驗，驗證了該計方

4、法的準(zhǔn)確性與實用性。
　　(4)針對砂輪磨損狀態(tài)在線檢測與修整的難題，以聲發(fā)射信號為研究對象，提出了磨削過程砂輪狀態(tài)在線檢測與修整方法，通過小波包、FFT頻譜分析的方法獲得砂輪加工工件、金剛滾輪修整砂輪不同特征向量，根據(jù)該特征向量分別建立了砂輪加工工件、金剛滾輪修整砂輪的RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，解決了砂輪磨損狀態(tài)在線檢測與修整的難題。經(jīng)驗證，該方法能準(zhǔn)確辨析出砂輪修整鋒利時刻和砂輪加工工件的鈍化時刻。砂輪修整鋒利時刻錯誤率低于10-4。<

5、br>　　(5)針對精密高效凸輪軸加工設(shè)備的需求，提出并設(shè)計了一種精密高效凸輪軸磨床控制系統(tǒng)原理框圖，開發(fā)了砂輪進(jìn)給直線傳功模塊、工件旋轉(zhuǎn)模塊、CBN高速動靜壓電主軸模塊，研制了非圓磨削控制系統(tǒng)、數(shù)控加工程序和PLC控制程序。運行結(jié)果表明，該機床磨削精度從±0.025mm提升到±0.015mm以內(nèi)，經(jīng)測試表面粗糙度Ra由原來的0.32μm提升到0.25μm以內(nèi)。加工效率由280秒提升到233秒（四缸8片凸輪軸）。
　　本文提出的砂