数控凸轮轴磨床综合误差分析与建模

为提高某数控凸轮轴磨床的磨削精度,保证凸轮轴轮廓误差达到需求标准,针对磨床的运动误差和热误差进行分析和研究;分析了凸轮轴磨床主要运动部件相互之间运动关系,提出了利用耦合关系,耦合磨床运动误差与热误差方法,方法对磨床具有通用性,且可直接观察到误差项的来源,对误差补偿极为有效;首先,运用多体理论及坐标变化方法,将磨床抽象为多体系统;其次,将磨床磨削运动主要部件划分成两条运动链,即“工件-床身”链和“砂轮-床身”链;将运动链与磨削点组成一个闭环系统,此闭环系统即为简化的磨削运动过程;最后,建立各运动体坐标系,求出运动体变换矩阵,耦合热误差与几何误差,建立精密加工约束方程,推导凸轮轴磨床综合误差模型,为加工补偿提供理论基础。该方法已在实际生产中得到验证,结果表明：补偿后的磨床,磨削精度增加,实际凸轮轴轮廓经检测误差降低显著。     

内圆磨床的热变形及其对加工精度的影响

对于自动获得尺寸的内圆磨床来说,热变形是一种重要的系统性误差来源。由于机床的热源众多,结构复杂,使变形状态也非常复杂,增加了温升及变形计算上的困难。本文应用多级发热理论近似地解决上述计算问题,并推导出由热变形所引起的加工误差的计算公式。文中还应用尺寸链原理分析了M228半自动内圆磨床在磨削过程中的机床热变形对加工精度的影响。机床温升、温度场及热变形量的测定结果表明,整台机床有较大的温差,主要热源是液压部件及磨杆轴承,由于床身及磨杆等部件同时热变形,使主轴及磨杆的相对位置在受热过程中远离,因而使工件尺寸趋大。这与实验尺寸点图是一致的。为了降低甚至消除热变形的影响,将床身下部的油箱移出机床,并隔绝油缸的热影响,结果床身热变形以及系统性误差大大降低。通过实验,证实了上述误差分析和计算方法是正确的。所采取的消除热变形的措施是有效的。可以作为改进机床设计的参考。     

半自动内圆磨床定程磨削精度的理论分析和计算

机械加工精度问题是工艺科学领域内的中心问题之一,在当前生产中也日益突出。精度研究的理论和实践已有了很大的发展。误差综合的理论和方法是精度研究的基本问题。在已发表的若干论文中提出的误差计算方法,由于没有考虑误差之间的相互联系和影响,没有考虑到单个原始误差对于输出误差的作用大小是随着工艺过程进行而变化的,因此比较粗略。作者在对M228半自动内圆磨床定程磨削精度试验研究和统计分析的基础上,进一步作了理论分析,提出了定程磨削输出误差理论计算的方法。本文主要内容是:(1)阐述了误差系统,引入了误差传递比,将输出误差的构成区别为来源于毛坯输入原始误差和工艺系统固有误差两部分;(2)研究了单个工件在磨削过程中尺寸变化的基本规律。实验结果证明所导出的各个公式符合实际磨削过程;(3)推导了毛坯输入原始误差的复映规律;(4)导出了工艺系统主要固有原始误差的传递比,给出了计算输出总误差的一系列公式。根据实验数据列举了计算实例。     

内圆磨床的静刚度及动刚度

本文研究了半自动内圆磨床静刚度和动刚度对加工精度的影响以及刚度的测定方法。研究结果表明,原始误差复映所造成的加工误差是随机性的,在加工总误差中占有相当大的比重,其大小决定于工艺系统的刚度及其它因素。文中运用Γ.Б.ЛУрЬе的基本公式求解复映误差,并用相关分析法对实验数据进行处理,估计复映误差占总误差的比例。所用静刚度测定装置,可以方便地测定内圆磨床各部件的静刚度,并可在实际生产中应用。机床动刚度不仅导致尺寸误差,而且对工件的几何形状有很大的影响,作者研究了动刚度的测定方法,比较成功的有两种:一种是光测法,利用(?)闪测速仪、高倍显微镜和专用顶尖,观察磨杆的振动,测出其振幅值,经计算求得动力系数μ=1.12～1.42;另一种是电测法,借助电容式传感器,调频放大器和八线示波器测得三种磨杆的振动波形。通过试验验证了刚度对加工精度的影响,初步得出了提高刚度的方向。     

S7520型螺纹磨床热变形的试验研究

螺纹磨床广泛用于工具生产中较高精度的螺纹的加工。机床的热变形是导致加工误差的因素，因此在设计这种精密机床时有必要测定机床各零部件热变形的大小和方向、机床达热平衡所需要的时间以及机床温度场的情况，以了解各热源的影响。为了分别了解各热源对热变形大小的影响，应依次对各热源作单独试验。 本文在S7620型螺纹磨床的床身、砂轮架、工作台运动曲线、工件头架、传动链精度、磨削试验等项热变形试验的基础上，提出了导致加工误差的主要因素和减少发热对加工精度的影响的一些措施。     

提高普通外圆磨削尺寸精度和几何精度的方法

本文讨论在普通的外圆磨床上磨削时,影响尺寸精度和几何精度的各项因素,提出了提高精度的措施。经过试验研究,加工精度可达到：加工一批另件时尺寸分散不超１. ５微米,正圆度误差低于０.５微米。轴向精度（锥度和母线不直）在３００毫米内不超过３微米。此外,还提出在没有恒温设备,在普通磨床上,用测量控制的方法磨出２级精度的孔用塞规的经验。 文中还对主动测量装置进行分析讨论。并获得测量轴向精度的迅速可靠的方法。 该研究工作对生产有一定实用份值。     

电化学光整磨削加工的应用研究

通过脉冲电解磨削和直流电解磨削的工艺试验研究 ,分析并讨论了加工中的试验结果 ,得到了电参数对工件尺寸精度和表面粗糙度的影响规律。     

热变形对导轨磨削精度的影响

近年来机床生产中越来越多地使用磨削导轨的工艺,能否正确地解决热变形问题是保证加工质量的关键,本文通过对外圆磨床床身的分析和现场实验,分三方面讨论了这一问题:(1)直接固定在混凝土地基上的导轨磨床,在地基本身有上下温差存在时,不可避免地将使母导轨产生弯曲,并在加工时复映到工件上,为此,应改善导轨磨床的安装方法,最好能便于定期地调节母导轨的精度;(2)室温变化的影响主要是由于工件各部分的热容量不等,因此,改善精密箱体工件的结构均匀性、避免阳光照射和气流的影响是十分重要的;(3)磨削热使工件局部受热,也会使后者产生热变形,从数值上看不亚于室温变化的影响,也需要采取相应的措施。     

电化学光整磨削加工的应用研究

通过脉冲电解磨削和直流电解磨削的工艺试验研究,分析并讨论了加工中的试验结果,得到了电参数对工件尺寸精度和表面粗糙度的影响规律.     

基于BP神经网络的轴承套圈磨削误差的预报

提出一种基于BP(反向传播)神经网络磨削误差的预报方法,针对轴承套圈磨削误差序列的非线性特点,使用BP神经网络对其进行建模预测,为磨削自动线的监控调整提供准确的预报值,从而可有效地修正磨削过程中温度、变形及其他复杂因素对工件加工精度的影响,提高加工精度,降低轴承套圈磨削的尺寸分散度。     

仿形磨削的加工质量研究

对1:1仿形磨削表面粗糙度影响因素和加工误差组成进行了分析,提出了一种实用的保证均匀表面粗糙度的控制方法和仿形加工误差的计算方法。得出:可依据具体的磨削型面和仿形结构控制磨削工艺,保证稳定的表面质量;可通过伺服系统、磨具和仿形结构的误差及型面特性确定仿形磨削型面上每一点的加工精度。     

电化学光整磨削加工的应用研究

通过脉冲电解磨削和直流电解磨削的工艺试验研究，分析并讨论了加工中的试验结果，得到了电参数对工件尺寸精度和表面粗糙度的影响规律。     

精密数控曲线磨削中的砂轮法向跟踪建模及实验

针对传统数控曲线磨削存在的缺陷,提出了精密数控曲线磨削砂轮法向跟踪的新概念;通过保证曲线轮廓上磨削点处的法线经过砂轮的回转平面,实现了砂轮与工件之间的恒定点接触,从而提高了加工精度、实现了对任意复杂曲线轮廓的磨削加工.在分析砂轮与工件运动几何关系的基础上,建立了砂轮法向跟踪的数学模型,进而给出了法向跟踪的控制算法,并将该算法成功地应用于自行研制开发的MD9040型数字化曲线磨床.实验结果表明,砂轮法向跟踪的实现有效地提高了曲线磨削的加工精度.     

齿轮的精加工——金刚石电化学法

讨论了金刚石电化学精加工齿轮的原理、工艺参数及实验装置。分析了电解和机械磨削中用微磨削方法和电化学方法去除金属的速度,两者取速度比最大值时,则有利于达到很高的加工精度。提出了齿轮纵向误差产生的动力学方程,得出径向跳动、齿向误差与加工时间的关系。最后通过实验,证明了金刚石电化学加工时精度的提高是显著的,且金刚石阴极耐磨性高,能够根据工件形状尺寸及加工间隙的分布规律来设计。     

磨削中磨具磨损值的微机补偿系统

本文提出了一种用微机和电子光栅尺寸对磨削过程中磨具磨损值进行测量，计算和补偿以控制工件加工尺寸的方法，为数显，数控技术用于普通磨床的改造开辟了新途径。     

超精密非球面磨削加工微振动试验系统研究

分析超精密磨削加工中砂轮微小振动对工件表面质量的影响,建立磨削中振动引起工件表面轮廓误差的数学模型,设计相应的超精密磨削加工微振动试验系统,用以模拟磨削过程中砂轮径向、横向的微小振动和摆动.结果表明:合理选择砂轮振动频率或工件主轴转速能有效提高工件表面精度,降低表面波纹度.     

基于图像处理的数控曲线磨削误差在线检测

提出了一种基于数字图像处理技术的曲线磨削在线检测方法,该方法运用安装在磨床上的电荷耦合器(CCD)摄像机对工件已磨削轮廓进行实时图像采集,并对工件图像进行边缘提取;根据图像中工件轮廓的位置引导工作台按工件实际加工曲线走轨迹,利用工作台的运动轨迹反求工件的实际曲线,从而检测出工件的实际加工曲线.通过将检测曲线与理论轮廓曲线进行比较,得到了工件轮廓上任意点的磨削误差,为曲线磨削的在线补偿提供了必要的依据.实验结果表明:该检测方法较传统的离线检测方法能达到更高的检测精度,且能够对任意复杂的轮廓进行检测.     

单臂式导轨磨床加工精度分析

本文采用坐标变换基本原理,以单臂式导轨磨为例,建立起机床几何精度与工件几何精度之间的数学模型。提出了在该机床上磨削导轨时,以保证加工精度的几点工艺措施,其中包括该导轨磨床的简易数控改造方案等内容。     

周边磨削的精度分析

本文论述了刀片周边磨削的有关精度问题以及刃磨的经济价值。分析了刀片定位误差对毛坯余量的影响,确定了最小加工余量;分析了刀片加工尺寸链,提出了保证精度的措施,分析了分度误差对⊿d、⊿m的影响,提出了提高精度的方法。     

六方体加工的改进

在六方体的加工时,除掌握正确的加工方法,操作者的技巧水平能达到精度要求外,最重要的是利用量具对工件的尺寸精度、形位精度进行准确的测量。合理控制加工量,才能达到规定的各项精度要求,保证工件质量。采用简便易行的方法,解决测量中的疑难问题,保证测量的准确性和精确性,合理的修正加误差,是提高和保证工件质量的关键。本文阐述了六方体加工中测量方法的改进。