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(duì)象是滾珠絲杠，螺紋磨床的磨削精度對(duì)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(duì)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(duì)象，借助于數(shù)學(xué)解析建模、有限元分析軟件和實(shí)驗(yàn)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(duì)數(shù)控螺

2、紋磨削技術(shù)進(jìn)行研究，研究?jī)?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(duì)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(duì)象，建立單顆磨粒磨削力模型，進(jìn)而建立整個(gè)磨削區(qū)域磨削力模型。根據(jù)傳熱學(xué)以及移動(dòng)傳熱理論，以磨削接觸區(qū)域?yàn)檠芯繉?duì)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(duì)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(shí)的接觸弧長(zhǎng)度是磨削過(guò)程中極其重要的參數(shù)之一，磨削接觸弧長(zhǎng)度對(duì)磨削區(qū)的磨削溫度、磨削力以及磨削時(shí)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(dòng)態(tài)接觸弧長(zhǎng)計(jì)算新公式，分析磨削參數(shù)對(duì)螺紋磨削動(dòng)態(tài)接觸弧長(zhǎng)的影響，對(duì)比不同材質(zhì)工件加工下磨削接觸弧長(zhǎng)。
　　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(duì)磨削加工過(guò)程有無(wú)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(duì)這兩種情況進(jìn)行最優(yōu)計(jì)算，得到了工件彈性變形最小的磨削接觸點(diǎn)。針對(duì)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(shí)，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(dòng)傳熱理論，在磨削三維傳熱溫度模型的基礎(chǔ)上，對(duì)比磨削二維傳熱溫度場(chǎng)和三維傳熱溫度場(chǎng)，得到磨削過(guò)程中工件的徑向和縱向溫度分布，利用ANS

5、YS軟件對(duì)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(duì)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(duì)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(lái)自磨削力變形誤差和熱變形誤差影響，針對(duì)單個(gè)因素建立誤差補(bǔ)償系統(tǒng)勢(shì)必會(huì)忽略另外因素對(duì)加工精度的影響，因此需建立一個(gè)多因素綜合誤差補(bǔ)償系統(tǒng)來(lái)最大限度降低誤差帶來(lái)的影響。根據(jù)磨削力和磨削溫度對(duì)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(duì)有中心架和無(wú)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(duì)工件3次精磨過(guò)程，分別進(jìn)行了仿真分析，對(duì)比實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)后工件加工精度得到了顯著提高。
　　6、針對(duì)磨削顫振和熱變形分析，基于SWM1530數(shù)控螺紋磨床設(shè)計(jì)相對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)方案，通過(guò)加速度傳感器、電感測(cè)微儀測(cè)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(cè)并進(jìn)行離線補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了補(bǔ)償結(jié)果的有效性。