Naxos磨床跟踪磨削控制系统分析论文

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1、Naxos磨床跟踪磨削控制系统分析东风汽车公司有限公司发动机厂周宏张铜成张鹏荣【摘要】本文先简介了切点跟踪磨削，介绍了切点跟踪磨削特点，随后介绍了DCI11曲轴线上德国Naxos新型连杆颈磨床，讲述用工业计算机实现曲轴连杆颈切点跟踪磨削控制系统，并对其软硬件进行了展开分析，最后讲述了研究的意义。关键词：切点跟踪磨削工控机伺服系统总线磨削软件1.引言传统的曲轴连杆颈磨削，我们一般使用专用卡具与复杂的分度装置，并通过多次分度装夹分别对连杆颈使连杆颈为回转中心进行磨削加工，需要多次分度，多次定位夹紧，因而存在定位

2、误差大、加工效率低、设备投资大、厂房投入大、调整时间长等缺陷。切点跟踪曲轴连杆颈磨削法以主轴颈定位，以主轴颈中心线为回转中心,一次装夹依次完成曲轴所有连杆颈的磨削加工，克服了传统曲轴磨削加工中存在的缺陷。这种方法也称曲轴连续轨迹数控磨削，其磨削连杆轴颈的实现方式是釆用计算机数控（CNC）技术，根据建立的连杆轴颈磨削运动的数学模型，控制砂轮的横向进给（X轴）和工件回转运动（C轴），两轴联动控制运动，以保证连杆颈的磨削精度和表面质量。2.切点跟踪磨削运动特点分析图1为切点跟踪磨削运动示意图。曲轴绕主轴颈中心0旋

3、转，砂轮沿X轴往复移动以磨削这杆轴颈。建立如图1所示的坐标系，则有G=&+arcsin"血"05&52兀G+乙(1)市式（1）,两边同时对时间t求导，得dOC方cos&、d&一=(1+1———dtJ(几+乙)2-(加山歼dt(2)设瓦为连杆颈速度变量，令_bcose—(3)"J（G+/；）2—（方血歼a0主轴颈中心；CT砂轮屮心位置；CF——连杆颈屮心位置；力——砂轮屮心位置的x坐标；几——砂轮半径厂；心—曲轴连杆颈半径；Vv——砂轮跟踪移动速度；b——曲轴连杆颈屮心线至主轴颈屮心线的偏心距图1曲轴连杆轴颈

4、切点跟踪磨削示意图则式（2）变为da~dt=(1+Ki/普dt(4)由式(3)可得vmaxh取曲轴旋转1周来考察，则当0"〈龙/2或3龙/2V&S2龙时，灯＞0,—>—；当&=龙/2或&=3龙/2日寸,dtdtKv=0,—=—；当龙/2〈&〈3龙/2,dtdtKv〈0,dadO—v—odtdt所以当曲轴作匀速转动吋，连杆轴颈上任一磨削点的转动角速度是变化的，即磨削时连杆颈上单位时间的磨除率是变化的。在式⑶中，取b=35mm,/;v=20mm,rz/=300mm,则连杆颈速度变量Ky随曲轴转角&的变化趋势见图

5、2。0.100.050-0.05-0.10°50100150200250300350曲轴转角0(°)图2连杆颈速度变量与曲轴转角关系由图2可以看出，尽管曲轴作匀速转动，但连杆颈上的磨削点的角速度却在不断变化。我们称Kv=Q时连杆颈上磨削点的角速度为平均角速度。当Omo。时,0

6、当180°<0<270°时，一0.1094WW。<6<270,连杆颈上磨削点的角速度小于平均角速度，砂轮在连杆颈表面磨过的弧段也小于1/4圈；当270°<6<360°时，Q

7、场越来越广泛的应用，现代高性能的工控机具有速度快，稳定性好，兼容互换性好，而数字伺服控制系统具有精度高，尤其是直线伺服电机的推广，它定位精度高，反应速度快。现代高精度的测量系统与计算机也融为一体，下面详细讲述曲轴连杆颈切点跟踪磨削系统控制系统的构成。2.1新型Naxos磨床简介机床根据切点跟踪磨削的要求，Naxos磨床砂轮主轴采用Indramat伺服电主轴，磨削砂轮采用CBN砂轮，丁件旋转取消机械同步轴，采用两头Indramat伺服电主轴，实现电子同步控制，由于均采用电主轴，砂轮旋转与工件旋转调速性能强，均

8、实现无极调速，且调速范围宽。砂轮架固定在横向Z轴与进给X轴上，采进给X轴用Indramat直线电机控制，具有高精度、高响应。横向Z轴与进给X轴均采用光栅尺闭环控制，定位精度高，修整金刚滚轮也由Indramat伺服电机驱动，固定在工件工作台上，CBN砂轮的修整靠伺服横向Z轴与进给X轴插补运动完成。测量采用MARPOSSP7,通过ProfiBUS总线连接与控制，MARPOSSP7测量具有轴向测量，直径跟踪测量，噪声监