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《基于中凸变椭圆活塞椭圆截面车削的平滑_等时轮廓插补法_黄海滨》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第50卷第1期厦门大学学报(自然科学版)Vol.50No.12011年1月JournalofXiamenUniversity(NaturalScience)Jan.2011基于中凸变椭圆活塞椭圆截面车削的平滑等时轮廓插补法*黄海滨,郭隐彪,姜晨,张世汉(厦门大学物理与机电工程学院,福建厦门361005)摘要:针对中凸变椭圆活塞椭圆横截面的车削成型,提出了一种等时轮廓插补法和速度平滑控制相结合的车刀轨迹优化方法.采用等时轮廓插补来控制车刀插补轨迹,提高了椭圆横截面关键点的定位精度;在此基础上,使用速度平滑控制方法来获得一个平滑的速度曲线,减少因为加速度突
2、变带来的机械振动.实验证明,在使用平滑等时轮廓插补方法后,机构的动态定位精度可提高到2m.关键词:中凸变椭圆活塞;等时轮廓插补;速度平滑控制;轨迹优化;定位精度中图分类号:TP273文献标志码:A文章编号:04380479(2011)01005204目前,中凸变椭圆活塞在车用活塞领域得到了越来越广泛的应用.与传统活塞相比,中凸变椭圆活塞具有在工作时可获得更宽、更均匀的承载面,能减少活塞对气缸壁的冲击,降低发动机运行噪声等诸多优点.中凸变椭圆活塞的裙部型面具有如下特征:活塞横截面为椭圆或类椭圆,且其椭圆度沿活塞轴向变化;活塞纵截面的型
3、线为一条中部外凸的曲线.如图1所示,基于中凸变椭圆活塞裙部的型面特征,其裙部车削成型原理为:主轴带动活塞作高速旋转运动,转速一般在1000r/min以上;音圈电机驱动车刀在Y轴方向上作高频往复运动以实现活塞椭圆截图1中凸变椭圆活塞车削原理面的成型,电机的往复进给行程在2mm以内;同时,Fig.1Theturningprinciplesofmiddleconvexand活塞在Z轴方向作进给运动以实现活塞纵向中凸型varyingellipsepiston线的车削成型.为了使活塞裙部关键点的尺寸精度高,[5]且表面平滑,活塞车床Y轴的切削进给运动必须在高的截面成型
4、.秦月霞等采用以最少的圆弧段逼近加频运动的同时,保证椭圆截面关键点的定位精度,因此工拟合曲线的方法,此方法计算较简单,精度较高,但椭圆截面的车削成型就成为了中凸变椭圆活塞裙部车是对于Z向的轮廓变化适应性差.本文提出了一种平削的难点所在.滑等时轮廓插补法以实现对车刀运动轨迹的控制,采对于中凸变椭圆活塞裙部的车削成型,大多数研用等时轮廓插补法来保证活塞椭圆截面关键点的定究者都从活塞的纵向型线和横向截面的曲线拟合算法位精度,在此基础上,通过速度平滑控制来平滑车削[13]上作讨论,而针对活塞的车削轨迹控制方法的研究速度轨迹曲线,达到消除加速度突变,减少机械振动
5、的[4]比较少.游有鹏等提出了一种采用XY两轴联动的目的,从而使得活塞裙部型面实现光滑过渡.实验证方式来实现椭圆截面车削,但它并不适合于车削系统明,在使用平滑等时轮廓插补法后,音圈电机在Y轴方向的定位精度可达2m,很好地适应了中凸变椭圆活塞椭圆截面车削高频高精度的要求.收稿日期:20091201基金项目:国家高技术研究发展计划(863计划)重点项目(2008AA042501)1平滑等时轮廓插补法*通信作者:guoyb@xmu.edu.cn第1期黄海滨等:基于中凸变椭圆活塞椭圆截面车削的平滑等时轮廓插补法531.1活塞椭
6、圆截面的拟合算法如图2所示,为了尽量减少活塞椭圆截面的拟合[6]误差,本文采用一种中心极径圆弧逼近算法逼近活塞的椭圆型线.当给定的横截面类型为类椭圆时,可得车刀在Y轴方向的插补值函数方程yi=G/4[(1-cos2)+/25(1-cos4)].(1)其中,yi是车刀在Y轴方向上的插补值,G为椭圆度,为椭圆校正系数,是瞬时插补点的极轴角度.图3等时轮廓插补方法原理Fig.3PrinciplesofICImethod1)将车刀的理论插补曲线等分为n个时间点(t,2t,,it,,nt),由式(4)可知,在给定椭圆度G和主轴角速度的条件下,可以得到各
7、个等分时间点对应的插补值(y1,y2,,yi,,yn).2)将这些插补点数据以数组[yi,it]的形式导入活塞椭圆截面数据处理软件.3)编写运动程序,以[yi,t]作为轮廓插补程序的图2活塞椭圆截面的拟合算法Fig.2Fittingalgorithmofthepistonellipticcrosssection变量数组,实现等时轮廓插补.1.3速度平滑控制本文中,活塞横截面取为标准椭圆,则椭圆校正系车刀在高频往复运动过程中,当相邻直线插补段数=0,代入式(1)可得形成的拐角转角较大时,会造成车刀运动速度突变,从yi=G/4(1-cos2),(2)
8、而对机床产
