凸輪非圓磨削技術(shù)的分析與實(shí)現(xiàn)

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1、上海大學(xué)焉士學(xué)位論文效率、降低磨削成本的工序集中式的柔性磨削加工新工藝新方法也就自然成為當(dāng)今磨削技術(shù)發(fā)展的重要方向。大功率低速凸輪是柴油機(jī)的關(guān)鍵部件,需求量大,種類(lèi)眾多.加工精度要求高。國(guó)內(nèi)目前對(duì)凸輪普遍采用傳統(tǒng)的靠模仿形磨床來(lái)加工.靠模仿形的加工原理是凸輪和靠模固定裝配在一起。繞頭架主軸中心同步回轉(zhuǎn).在靠模的驅(qū)動(dòng)下,搖架以及裝在搖架上的工件和靠模均繞擺動(dòng)中心作往復(fù)擺動(dòng).砂輪作切入運(yùn)動(dòng),回轉(zhuǎn)和擺動(dòng)連個(gè)運(yùn)動(dòng)和合成.來(lái)形成凸輪型面。傳統(tǒng)的靠模仿形唐削加工,加工工藝復(fù)雜。一般使用的是普通砂輪,隨著砂輪直徑的變化和靠模的磨損,此加工方法在理論

2、上就存在著加工精度難以保證、加工效率低等缺點(diǎn)。仿形靠橫凸輪磨床價(jià)格便宜所以在精度要求不是很高的場(chǎng)合應(yīng)用廣泛.但是在加工不同類(lèi)型的凸輪時(shí),須根據(jù)凸輪的特點(diǎn)制作專(zhuān)用靠模,安裝調(diào)試非常麻煩。圖lI為凸輪靠模磨床.以及加工低速大功率柴油機(jī)用燃油凸輪的情況。圈i.i(I)靠模凸輪磨床整體圈1_I∞正在加工糖油凸輪針對(duì)傳統(tǒng)的靠模仿形的磨自0方法的一些缺點(diǎn),一種新型工序集中式的凸輪磨削方法一非圓唐削方法隨著唐削技術(shù)和數(shù)控技術(shù)(特別是伺服驅(qū)動(dòng)和控制技術(shù))的發(fā)展而出現(xiàn)。所謂非圓磨自Ⅱ方法.又稱(chēng)為c—x同步磨削技術(shù),是指磨床頭架(c軸)帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn),磨床

3、砂輪架運(yùn)動(dòng)(x軸)根據(jù)指令隨動(dòng)跟蹤進(jìn)行磨削的一種技術(shù).它既能加工圓形工件又能加工非圓工件,如各種凸輪、偏心軸、曲軸和各種曲面及多邊形零件。奉課題對(duì)現(xiàn)有加工凸輪類(lèi)異形零件存在的問(wèn)題。深入系統(tǒng)地研究這種新型的磨削方式。非圓磨削方法與普通的凸輪磨削相比。不僅適用范圍廣,柔性好,而且使加工工藝簡(jiǎn)單化,是凸輪唐削加工的發(fā)展方向。圖1.2為采用非圓磨削方法加工的大型凸輪非圓磨床。上海大學(xué)甄士學(xué)位論文122研究意義圖1.2大型凸輪非圓磨床隨著我國(guó)汽車(chē)業(yè)和造船等工業(yè)的發(fā)展,各種柴油機(jī)的產(chǎn)量越來(lái)越大,質(zhì)量要求也越來(lái)越高。凸輪是汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)和柴油機(jī)進(jìn)、捧氣

4、系統(tǒng)的關(guān)鍵零件之一,需求量大,種類(lèi)眾多,要求的加工精度高,整十進(jìn)、捧氣系統(tǒng)都是由凸輪驅(qū)動(dòng)的,其加工的精度對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)和柴油機(jī)的性能起著決定性的作用。由于凸輪具有形狀復(fù)雜、剛性差、加工精度要求高等特點(diǎn),一直是柴油機(jī)零部件制造的難點(diǎn)之一。大功率低速柴油機(jī)凸輪是柴油機(jī)的關(guān)鍵部件,據(jù)資科表明國(guó)內(nèi)各大造船廠至今仍采用傳統(tǒng)的靠模方式加工大功率低速柴油機(jī)凸輪,這種加工方式效率低下,且加工精度不高。隨著柴油機(jī)性能的提高,傳統(tǒng)的靠模方式已經(jīng)不能滿(mǎn)足新型大功率排氣、燃油和示功凸輪的加工,且只能加工較小尺寸凸輪。目前我國(guó)大型凸輪都是進(jìn)口為主,大型凸輪進(jìn)口價(jià)格昂

5、貴。為了實(shí)現(xiàn)大型凸輪的國(guó)產(chǎn)化,我們與上海市機(jī)床廠合作采用非圓磨削技術(shù),在西門(mén)子840D數(shù)控系統(tǒng)基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)大型凸輪非圓磨床,該磨床可解決我國(guó)大型凸輪依賴(lài)進(jìn)口的問(wèn)題.提高我國(guó)船舶工業(yè)的綜合實(shí)力。本課題的研究是開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)新型大功率低速柴油機(jī)凸輪磨床的關(guān)鍵技術(shù),為實(shí)現(xiàn)各種大功率低速柴油機(jī)高精度凸輪的磨自Ⅱ加工提供新方法,對(duì)促進(jìn)我國(guó)船舶工業(yè)及機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。1.系統(tǒng)地研究分析非圓磨削的原理和方法,為開(kāi)發(fā)新一代大功率低速柴油上海大學(xué)碩士學(xué)位論文機(jī)凸輪磨床提供可靠的理論依據(jù)由于起步較晚,投入不足,我國(guó)在數(shù)控凸輪磨削方面的研

6、究較少,對(duì)于大功率低速柴油機(jī)凸輪片的研究就更少了,這就導(dǎo)致了我國(guó)大型凸輪磨床的制造水平較低,產(chǎn)品只有從國(guó)外全進(jìn)口,所以本課題的研究對(duì)于提高大型凸輪磨床的磨削質(zhì)量和磨削效率方面具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義,為開(kāi)發(fā)新型大功率低速柴油機(jī)凸輪磨床提供了可靠的理論依據(jù)。2.本課題的研究將有利于我國(guó)船舶工業(yè)的發(fā)展大型凸輪是船用柴油機(jī)的關(guān)鍵零件,而柴油機(jī)是船舶的核心。提高大型凸輪的加工精度和生產(chǎn)效率,降低生產(chǎn)成本,這對(duì)于大型凸輪的國(guó)產(chǎn)化以及我國(guó)船舶工業(yè)的發(fā)展具有極其重要的意義。3.為其他類(lèi)似零件的加工提供新思路凸輪零件形式多種多樣,應(yīng)用也極其廣泛。本課題

7、雖是針對(duì)大功率低速柴油機(jī)用凸輪磨削進(jìn)行研究和試驗(yàn),但對(duì)其他非圓類(lèi)零件加工也有很好的借鑒作用。1.3國(guó)內(nèi)外研究概況1.3.1國(guó)外研究概況非圓磨削法是一種新型的非圓類(lèi)異形零件的磨削方法,其磨削原理和具體實(shí)現(xiàn)方式等方面的研究工作引起了國(guó)內(nèi)外科技工作者的重視,相關(guān)公司和研究機(jī)構(gòu)開(kāi)展了一系列的探索與實(shí)踐,并在最近幾年取得了突破性的成果,幾家公司還推出了產(chǎn)品化的凸輪軸非圓磨床。勇克(JUNKER)公司【6l】展出了基于非圓磨削原理設(shè)計(jì)的JUCAM5002型凸輪軸磨床,該磨床采用CBN砂輪,砂輪直徑350--500mm,砂輪的磨削速度可達(dá)到140m

8、/s,采用CNC控制,x軸的精度可控制在0.0001mm,一次裝夾可依次磨削主軸頸和桃形凸輪。JUCAM5002/10型凸輪軸磨床有兩片砂輪,可以同時(shí)磨削兩片相位相同的凸輪,在展示會(huì)上磨削了一根8片凸輪的凸輪軸,磨削時(shí)間

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