曲轴切点跟踪随动磨削的运动学原理分析.pdf

《曲轴切点跟踪随动磨削的运动学原理分析.pdf》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、精密制造与自动化2014年第2期e。◇。◇。e。◇。◇。e。。◇呆o设计与开发曲轴切点跟踪随动磨削的运动学原理分析木刊、克己(上海机床厂有限公司上海200093)摘要曲轴的切点跟踪随动磨削是集数学建模技术、运动控制技术、数控编程技术和高速磨削技术为一体的高科技产物。根据曲轴切点跟踪随动磨削的运动学原理，研究了用曲轴的主轴颈定位，以主轴颈中心线为回转中心，一次装夹工件磨出主轴颈和连杆颈的运动学原理和运动控制方法，并总结出以运动控制模型为基础，采用计算机数控(CNC)技术，按照所建模型实现头架c1轴和尾架c2轴的同步旋转以及与砂轮架

2、进给(轴)的插补联动的磨削方法。针对切点跟踪随动磨削的运动学原理和运动控制方法作了简要的论述，分析了若干运动控制模型，对设计制造大型数控切点跟踪曲轴磨床具有指导意义。关键词曲轴运动学切点跟踪连杆颈随动磨削运动模型轨迹数控由上海机床厂有限公司承担的国家基础制造业轮架作往复直线跟随运动的位移。科技重大专项一一大型数控切点跟踪曲轴磨床为了建立运动控制模型，需要对Cl轴和C2(MK8280／SD—H)已取得实质性的进展。为了与读者轴与轴问的运动规律以及运动控制方法进行共享这一科技成果，笔者打算连续撰文介绍研发心研究。以曲轴连杆颈切点跟踪

3、磨削运动模型为基得与经验，以飨读者。础，寻找满足伺服系统性能和连杆颈加工精度要求采用切点跟踪法加工曲轴连杆颈，工件和砂轮的运动控制方法，从而达到大型曲轴切点跟踪磨削架必须按照一定的数学模型运动，才能实现连杆颈高精度、高效率的加工要求。轮廓的有效磨削。在磨削过程中，砂轮与连杆颈外圆始终保持相切。连杆颈围绕工件轴线作圆周运动，砂1曲轴恒转速磨削时磨削点的运动学分析轮架同时进行周期性的往复直线运动，所以，切点在切点跟踪磨削中，连杆颈轮廓是由砂轮跟随位置时时在变。工件旋转一周，所有切点在连杆颈曲轴的回转运动，在磨削过程中始终与连杆颈相切

4、表面刚好形成了一条封闭的圆周曲线，但切点在三而形成的。连杆颈切点跟踪磨削运动如图1所示。维空间形成的轨迹却是一条近似的椭圆。连十颂一一切点跟踪磨削运动轨迹是工件回转轴(头架C1yffj轴和尾架C2轴)与砂轮架进给轴轴)联动形成的，其磨削过程不同于一般的外圆磨削。其运动模0＼褥型由两个部分组成，即以头尾架(装载着工件)转角0Ds为自变量的方程墨CO=厂()＼～(。[)式(1)中，为头尾架(或工件)同步运动的转角；09图1连杆颈切点跟踪磨削运动示意图为头尾架(或工件)同步回转运动的角速度；为砂曲轴连杆颈绕主轴颈中心D旋转，砂轮架沿高

5、档数控机床与基础制造装备科技重大专项资助轴作往复直线跟踪运动，实现曲轴连杆颈的磨编号：2009ZX04001—111削，磨削点坐标的轨迹方程可描述为21精密制造与自动化2014年第2期种模型虽然简单，但很不完美，如不加以改进，就很Xi=RCOS+RCOS难磨出理想圆度的连杆颈。分析原因如下：：Rsin一Rsin(2)图2为曲轴以恒定转速回转时的切点跟踪磨削：arcsin连杆颈的过程。从图2中不难看出，曲轴的恒转速R+R运动并没有带来连杆颈上磨削切点(以Dw为中心)式(2)中，R为连杆颈偏心距；为连杆颈半径；的恒角速度运动，相反，

6、切点(以Dw为中心)的角为砂轮半径；，)为磨削点相对于曲轴回转速度是时变的。这样会产生连杆颈表面各点磨除率中心0的直角坐标；D为砂轮中心，为连杆颈不一样的问题，从而影响磨削精度和圆度。归纳起中心，为OOw与OO的夹角；为OOw与OO来，有以下几个方面的问题：的夹角；为磨削点经过的圆弧所对应的角度。从图1中可以看出，轴的原点为工件的回转／t中心，即在曲轴主轴颈的轴线上。这样，由式(1)建立的几何关系可以推导出砂轮中心的运动方程，(即D0距离)为X=Rcosa+(+Rw)COS=Rcosot+√==__二二(3)图2工件恒转速切点跟

7、踪磨削示意图在任意时刻，轴往复直线跟踪运动的速度1]x为首先，当曲轴转角从0。运动到90。时，磨削点沿连杆颈表面从运动到2，磨削了连杆颈dXVx上弧线段】2；当曲轴转角从90。运动到180。时，磨削点沿连杆表面从2运动到3，磨削了⋯4(RRRsin)dt㈤连杆颈上弧线段3；当曲轴转角从180。运动到+)一()270。时，磨削点沿连杆表面从3运动到4，磨削了连杆颈上弧线段4；当曲轴转角从270。运动对某一具体的曲轴和确定直径的砂轮，式(4)到360。时，磨削点沿连杆表面从4运动到l，磨中除。c是变量外，其余的全是常量。因此，式(4

8、)削了连杆颈上弧线段】，这样就完成了连杆颈可改写为一个周期的磨削。从图2中可以看出，当转角为90。时，12弧明显比3弧长。由此可见，砂Vx=

9、lc()(5)轮在各切点处的磨削时间是不同的。通过磨削试式(5)中，k是与a有关的变系数。验还知道，砂轮直径越小，则各切