螺紋曲面精密數(shù)控磨削關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、由于數(shù)控螺紋磨床面向的主要加工對象是滾珠絲杠，螺紋磨床的磨削精度對滾珠絲杠的加工精度和性能起著關(guān)鍵作用。發(fā)展數(shù)控螺紋磨削技術(shù)對滾珠絲杠加工精度的提高具有基礎(chǔ)支撐作用?，F(xiàn)階段數(shù)控磨床大多采用數(shù)控一體化解決方案，磨削精度也在逐步提高，但穩(wěn)定性較差，結(jié)合SWM1530數(shù)控螺紋磨床結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，本文以數(shù)控螺紋磨削技術(shù)為研究對象，借助于數(shù)學(xué)解析建模、有限元分析軟件和實(shí)驗研究等方法在建立的螺紋磨削力模型、三維傳熱溫度模型和彈性變形模型的基礎(chǔ)上，對數(shù)控螺

2、紋磨削技術(shù)進(jìn)行研究，研究內(nèi)容具體包括:
　　1、根據(jù)螺紋磨削機(jī)理，利用磨削幾何學(xué)理論，以螺紋磨削幾何路徑為研究對象，分析螺紋磨削砂輪當(dāng)量直徑與砂輪、工件直徑以及螺旋傾角之間關(guān)系。以砂輪單顆磨粒為研究對象，建立單顆磨粒磨削力模型，進(jìn)而建立整個磨削區(qū)域磨削力模型。根據(jù)傳熱學(xué)以及移動傳熱理論，以磨削接觸區(qū)域為研究對象，建立了三維傳熱溫度模型，應(yīng)用拉氏變換、傅里葉變換以及狄拉克函數(shù)特點(diǎn)對三維傳熱溫度模型進(jìn)行求解。
　　2、由于砂輪與

3、工件磨削時的接觸弧長度是磨削過程中極其重要的參數(shù)之一，磨削接觸弧長度對磨削區(qū)的磨削溫度、磨削力以及磨削時工件的彈性變形和塑性變形有重要影響。根據(jù)螺紋磨削接觸路徑特點(diǎn)，提出了螺紋磨削動態(tài)接觸弧長計算新公式，分析磨削參數(shù)對螺紋磨削動態(tài)接觸弧長的影響，對比不同材質(zhì)工件加工下磨削接觸弧長。
　　3、分析影響工件磨削加工精度彈性變形的主要因素。分別建立磨削力彈性變形模型和工件自重彈性變形的數(shù)學(xué)模型。針對磨削加工過程有無中心架支撐兩種情況，分

4、別分析了兩種情況下工件的彈性變形，并對這兩種情況進(jìn)行最優(yōu)計算，得到了工件彈性變形最小的磨削接觸點(diǎn)。針對兩種加工方式分別提出相應(yīng)的螺紋變速磨削加工控制方法。
　　4、螺紋磨床在進(jìn)行磨削加工時，受到室溫、磨削熱、冷卻液溫升、局部照明等諸因素的影響，使被加工工件受熱不均勻，因而出現(xiàn)不同的熱變形狀態(tài)。應(yīng)用移動傳熱理論，在磨削三維傳熱溫度模型的基礎(chǔ)上，對比磨削二維傳熱溫度場和三維傳熱溫度場，得到磨削過程中工件的徑向和縱向溫度分布，利用ANS

5、YS軟件對工件磨削溫度分布進(jìn)行有限元仿真分析，得到了工件徑向和軸向的溫度分布云圖，對工件進(jìn)行熱結(jié)構(gòu)耦合分析，得到工件熱變形規(guī)律。分析室溫和冷卻液溫升對磨削質(zhì)量的影響，提出了相應(yīng)的改善方案。
　　5、影響螺紋磨削加工精度的誤差主要受到來自磨削力變形誤差和熱變形誤差影響，針對單個因素建立誤差補(bǔ)償系統(tǒng)勢必會忽略另外因素對加工精度的影響，因此需建立一個多因素綜合誤差補(bǔ)償系統(tǒng)來最大限度降低誤差帶來的影響。根據(jù)磨削力和磨削溫度對工件加工誤差的

6、影響，建立基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論的綜合誤差補(bǔ)償系統(tǒng)，針對有中心架和無中心架兩種磨削加工結(jié)構(gòu)，提出了不同的綜合誤差補(bǔ)償方法，針對工件3次精磨過程，分別進(jìn)行了仿真分析，對比實(shí)驗數(shù)據(jù)后工件加工精度得到了顯著提高。
　　6、針對磨削顫振和熱變形分析，基于SWM1530數(shù)控螺紋磨床設(shè)計相對應(yīng)的實(shí)驗方案，通過加速度傳感器、電感測微儀測量相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息，并應(yīng)用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法進(jìn)行綜合誤差預(yù)測并進(jìn)行離線補(bǔ)償實(shí)驗，驗證了補(bǔ)償結(jié)果的有效性。