凸輪磨削成型的誤差分析和補(bǔ)償方法研究

《凸輪磨削成型的誤差分析和補(bǔ)償方法研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫(kù)。

1、凸輪磨削成型的誤差分析和補(bǔ)償方法研究指導(dǎo)老師：組長(zhǎng)：成員：目錄1．引言21.1課題背景21.2課題目的21.3課題分工22．凸輪的加工方法22.1概述22.2靠模加工32.3NC靠模加工42.4CNC無(wú)靠模加工42.5X-C模型43．磨削線(xiàn)速度、砂輪半徑對(duì)輪廓誤差的影響63.1磨削線(xiàn)速度對(duì)輪廓誤差的影響63.2砂輪半徑變化對(duì)輪廓誤差的影響74.伺服系統(tǒng)跟蹤誤差對(duì)輪廓誤差的影響104.1伺服跟蹤誤差與輪廓誤差104.2X軸和C軸進(jìn)給誤差引起的凸輪廓形誤差115.補(bǔ)償方法125.1恒線(xiàn)速度磨削125.2在線(xiàn)補(bǔ)償145.3離線(xiàn)補(bǔ)償（基于切

2、點(diǎn)法向逼近的離線(xiàn)輪廓誤差補(bǔ)償方法）166.總結(jié)18參考文獻(xiàn)181．引言1.1課題背景凸輪是一個(gè)具有曲線(xiàn)輪廓或凹槽的構(gòu)件。凸輪機(jī)構(gòu)一般是由凸輪從動(dòng)件和機(jī)架三個(gè)構(gòu)件組成的高副機(jī)構(gòu)。凸輪通常作連續(xù)等速轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)件根據(jù)使用要求設(shè)計(jì)使它獲得一定規(guī)律的運(yùn)動(dòng)．凸輪機(jī)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)要求，廣泛用于各種自動(dòng)化和半自動(dòng)化機(jī)械裝置中。1.2課題目的必須設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)耐馆嗇喞?，才能使從?dòng)件得到準(zhǔn)確的預(yù)期運(yùn)動(dòng)，所以凸輪在加工過(guò)程中保證一定的加工精度。本課題就是研究凸輪在磨削成型過(guò)程中可能產(chǎn)生的誤差以及為減小誤差而可以采取的補(bǔ)償方法。1.3課題分工2．凸輪的加工

3、方法2.1概述凸輪的加工方法有靠模、NC靠模、CNC無(wú)靠模，本節(jié)將對(duì)各種方法進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹及對(duì)比，找到實(shí)際分析凸輪磨削輪廓誤差的加工方法，并建立數(shù)學(xué)模型。圖2.1凸輪示意圖2.2靠模加工傳統(tǒng)磨削加工凸輪的方法為機(jī)械靠模仿形法磨削。上圖為靠模（仿形磨削）加工凸輪的示意圖，砂輪與導(dǎo)輪分別與工件和靠模接觸。凸輪的加工分為磨削基圓、磨削左側(cè)面、磨削右側(cè)面和磨削頂部四個(gè)階段。磨削側(cè)面時(shí)，可以通過(guò)搖架改變工件的磨削位置，而彈簧則是用來(lái)保證導(dǎo)輪與靠模始終接觸。設(shè)置的緩沖器則是用來(lái)保證加工過(guò)程中的平穩(wěn)性?？梢钥闯?，由于導(dǎo)輪與砂輪的半徑不同，使得凸輪與

4、靠模的外輪廓曲線(xiàn)不同。圖2.2靠模加工凸輪示意圖2.3NC靠模加工圖2.3NC靠模加工示意圖機(jī)械靠模加工凸輪存在生產(chǎn)效率低下，精度易受到靠模機(jī)構(gòu)（搖架或砂輪架）等影響，且存在柔性差的問(wèn)題，當(dāng)產(chǎn)品改進(jìn)或是換型時(shí)，需要重新設(shè)計(jì)和制造母凸輪和靠模，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期長(zhǎng)，柔性差?？梢詫⒖磕＜庸づc數(shù)控機(jī)床結(jié)合，實(shí)現(xiàn)用控制的靠模凸輪磨削。這種加工方式降低了凸輪升程誤差，提高了凸輪的加工精度和表面質(zhì)量，是一種具有叫高精度和效率的加工方法，但是該方法要求的凸輪磨床的機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜，并且與普通的單靠模凸輪磨床一樣，同樣存在著柔性較差的問(wèn)題，產(chǎn)品改型時(shí)需要較長(zhǎng)

5、的生產(chǎn)準(zhǔn)備周期。2.4CNC無(wú)靠模加工無(wú)靠模CNC凸輪磨床使凸輪磨削加工技術(shù)進(jìn)入了新的領(lǐng)域。CNC控制的無(wú)靠模凸輪軸磨床，采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)編程的方式，系統(tǒng)自動(dòng)完成凸輪輪廓曲線(xiàn)方程的擬合及升程列表點(diǎn)的插值密化工作，通過(guò)數(shù)控裝置和伺服控制系統(tǒng)，完成磨削加工。因此具有高精度、高效率、高柔性的特點(diǎn)。因此本文所討論的凸輪磨削輪廓誤差的產(chǎn)生及其補(bǔ)償均是針對(duì)CNC無(wú)靠模磨削而言的。2.5X-C模型用無(wú)靠模數(shù)控方法磨削凸輪零件，首要的問(wèn)題是建立砂輪中心位移的數(shù)學(xué)模型。如圖2.4所示，被加工工件繞其軸心做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，工件的回轉(zhuǎn)軸定義為軸，砂輪則一邊繞著其

6、軸心做選擇，一邊做直線(xiàn)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，砂輪直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)定義為軸。通過(guò)軸的連動(dòng)，使得砂輪與工件表面始終相切，從而加工出非圓的輪廓。圖2.4聯(lián)動(dòng)數(shù)學(xué)模型示意圖圖中顯示了運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，設(shè)被加工零件輪廓方程，工件的中心為，工件以角速度沿著做逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；砂輪的圓心為，半徑為，砂輪沿著轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)在方向做往復(fù)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。在某時(shí)刻，工件上的磨削點(diǎn)，與加工起始點(diǎn)的夾角記為，此時(shí)被加工工件旋轉(zhuǎn)的角度記為；砂輪的圓心與工件中心之間的距記為。根據(jù)磨削原理知，是磨削點(diǎn)處的法線(xiàn)方向。由微積分、幾何知識(shí)可以得到以下公式：根據(jù)三角形的余弦定理得到聯(lián)動(dòng)工作的坐標(biāo)公式：從而建立起

7、凸輪磨削的聯(lián)動(dòng)模型。3．磨削線(xiàn)速度、砂輪半徑對(duì)輪廓誤差的影響3.1磨削線(xiàn)速度對(duì)輪廓誤差的影響磨削時(shí)由于凸輪和工件的材料的接觸而產(chǎn)生磨削力，如圖3.1所示。磨削力由法向磨削分力和切向磨削分力所合成，切向磨削分力主要影響磨削時(shí)的動(dòng)力消耗和磨粒的磨損，而法向磨削力與砂輪和工件之間的接觸變形和加工質(zhì)量有關(guān)，故可作為控制磨削過(guò)程的一個(gè)主要參數(shù)。國(guó)內(nèi)外的研究者對(duì)磨削力進(jìn)行了大量的研究工作，現(xiàn)已建立了各種不同的磨削力數(shù)學(xué)模型。下面是法向磨削力的計(jì)算公式：其中，——磨削點(diǎn)移動(dòng)速度（）；——砂輪圓周速度（）；——法向磨削力的比磨削力（）；——法向摩擦

8、力的比摩擦力，它是與被磨削材料性質(zhì)有關(guān)的常數(shù)（）；——決定砂輪圓周上切削刃分布的指數(shù)，它與砂輪粒度和修整速度有關(guān)，一般取值范圍是；——磨削深度（）上式表明：法向比磨削力由切屑變形力（前項(xiàng)）和摩擦力（后項(xiàng)）構(gòu)成。當(dāng)砂輪速度和磨削深度為定