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)動機的質(zhì)量、壽命、廢氣排放和節(jié)能。隨著能源危機的爆發(fā)以及新標(biāo)準的施行，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)控磨床對其進行高效精密磨削加工。但是由于凸輪軸屬于細長桿件，其剛性較差，同時輪廓型面復(fù)雜給磨削加工帶來極大困難。本文以凸輪軸高速數(shù)控磨削加工為研究對象，進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、多圈磨削減少彈性退讓、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)測量誤差、砂輪架進給彈性退讓、磨削振動、磨削輪廓誤差等問題。
　　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，對包含測量誤差的原始離散凸輪升程數(shù)據(jù)進行三次樣條函數(shù)

3、插值法光順，實現(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驗研究;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;通過多圈進給磨削減少了砂輪彈性退讓。通過動剛度測試對凸輪軸磨床各主要部件的共振頻率和臨界轉(zhuǎn)速進行分析，找出了機床加工過程中整機動剛度的主要薄弱環(huán)節(jié)，并對這些薄弱環(huán)節(jié)提出

4、了優(yōu)化措施。
　　3)建立了凸輪軸高速磨削過程的動力學(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，驗證了變速磨削的抑振效果;通過實驗研究了磨削工藝參數(shù)對加工波紋度和粗糙度的影響規(guī)律，驗證了穩(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)動恒線速度磨削中，某些凸輪轉(zhuǎn)角區(qū)間的砂輪架進給速度、加速度、加加速度超出砂輪架進給伺服系統(tǒng)允許的最大值;基于砂輪架進給不同加速方式的計算模型對該區(qū)間工件主軸轉(zhuǎn)速進行積分反求，替換該區(qū)間的工件主軸轉(zhuǎn)速并進行整體的三次樣條曲線擬合;通過工件主軸轉(zhuǎn)速優(yōu)化前后的對比實驗，驗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