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凸轮磨削质量问题的理论和实践

内燃机工程 1985年第1期6卷 70-77页

作者：李庆友上海柴油机厂

在凸轮磨削时常常产生凸轮形状误差、表面光洁度不良及存在烧伤、裂纹、振痕等缺陷。本文从砂轮直径、凸轮磨削圆周速度的变化、磨削参数、工件支承、机床特性、靠模制造、工件材料及热处理等因素进行分析并叙述了采取的改进措施。

关键词：凸轮磨削角加速度砂轮磨削升程误差凸轮轴磨床径向磨削力圆周速度磨削精度砂轮直径磨削法顶圆磨削用量质量

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基于曲率分段的发动机凸轮磨削步长优化算法

湖南大学学报（自然科学版） 2013年第11期40卷 46-50页

作者：杨靖陈立锋李克张志雄湖南大学机械与运载工程学院湖南长沙410082 湖南大学国家高效磨削工程技术研究中心湖南长沙410082

提出一种改进凸轮磨削加工效率和精度的新算法.该算法根据加工精度要求,利用砂轮相对凸轮转角的运动轨迹的曲率计算各加工转角下的最大允许转角步长,并对凸轮加工转角进行分段,优化加工转角步长和转速.与恒转速法相比,有效减少加工中的... 详细信息

提出一种改进凸轮磨削加工效率和精度的新算法.该算法根据加工精度要求,利用砂轮相对凸轮转角的运动轨迹的曲率计算各加工转角下的最大允许转角步长,并对凸轮加工转角进行分段,优化加工转角步长和转速.与恒转速法相比,有效减少加工中的冗余步长,提高加工转速,改善加工效率,并避免恒转速法在凸轮上升段及下降段与缓冲段相接处的精度不足及砂轮架加速度过大所致的响应滞后问题,保证凸轮加工精度和加工效率.

关键词：发动机凸轮磨削曲率分段步长优化转速优化

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基于计算机视觉的凸轮磨削自动定位及在线检测

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中国机械工程 2007年第18期18卷 2195-2197,2267页

作者：胡占齐张一同武琳璞孔祥东燕山大学秦皇岛066004

介绍了基于计算机视觉的凸轮磨削自动定位及在线检测系统的工作原理、数学模型和关键技术,在开发的数控凸轮磨床上进行了凸轮自动定位和轮廓在线检测的试验。试验结果表明,该系统可以在凸轮转过一周的时间内,完成自动定位和在线检测操作... 详细信息

介绍了基于计算机视觉的凸轮磨削自动定位及在线检测系统的工作原理、数学模型和关键技术,在开发的数控凸轮磨床上进行了凸轮自动定位和轮廓在线检测的试验。试验结果表明,该系统可以在凸轮转过一周的时间内,完成自动定位和在线检测操作,定位误差小于1°,满足一般磨削工序的要求。该方法也可以推广到类似零件的加工定位和在线检测,特别是单件、小批量生产的场合,可以有效地缩短磨削工序的辅助时间。

关键词：计算机视觉凸轮磨削自动定位在线检测

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重型凸轮磨削温度场的仿真与实验研究

中国机械工程 2009年第20期20卷 2431-2434页

作者：陈荣莲程维明贺耀龙胡志宏上海大学上海200072 上海工程技术大学上海200072

为深入研究非圆凸轮磨削机理,提高非圆凸轮磨削加工质量,运用传热学原理并结合重型凸轮磨削加工的实际情况,通过合理的假设和简化,建立了凸轮磨削的热传导数学模型。利用ANSYS模拟凸轮加工的动态过程,通过对瞬态热传导进行分析计算,得... 详细信息

为深入研究非圆凸轮磨削机理,提高非圆凸轮磨削加工质量,运用传热学原理并结合重型凸轮磨削加工的实际情况,通过合理的假设和简化,建立了凸轮磨削的热传导数学模型。利用ANSYS模拟凸轮加工的动态过程,通过对瞬态热传导进行分析计算,得到了工件内部温度的分布情况。将ANSYS得出的温度场和红外热像仪在线拍摄的温度场进行了比较。结果表明,由ANSYS得出的温度场和红外热像仪在线拍摄的温度场基本相同,其相对平均误差为3%,模拟结果真实地反映了凸轮磨削加工热状况,为解决凸轮磨削表面热损伤和热变形等问题提供了有利依据。

关键词：凸轮磨削温度场有限元 ANSYS

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凸轮磨削的动态速度优化方法研究

机械设计与制造 2020年第5期 127-130页

作者：隋振徐峰苏振东吉林大学通信工程学院吉林长春130022

凸轮作为一种复杂机械零件,加工过程中磨削精度与当量磨削厚度密切相关,而磨削效率却容易受到速度曲线的影响。为了在保证磨削效率的前提下提高磨削精度,基于凸轮磨削当量厚度与CTC原理,提出了凸轮磨削转速动态优化方法。在优化过程中... 详细信息

凸轮作为一种复杂机械零件,加工过程中磨削精度与当量磨削厚度密切相关,而磨削效率却容易受到速度曲线的影响。为了在保证磨削效率的前提下提高磨削精度,基于凸轮磨削当量厚度与CTC原理,提出了凸轮磨削转速动态优化方法。在优化过程中首先以准恒线磨削速度为基础速度,接着把每圈的磨削过程看成一个周期,利用优化模型将前一磨削周期产生的误差量补偿于X轴,最后结合遗传算法将磨削补偿量重新叠加于C轴转速实现凸轮转速动态优化。仿真结果表明该方法使得进给轴速度变化平缓,凸轮轮廓精度也得到了进一步的提高。

关键词：凸轮磨削当量磨削厚度 CTC原理动态优化

凸轮磨床及其加工工艺系统误差对凸轮磨削精度的影响和减小误差的措施

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机械设计与制造 2011年第11期 90-92页

作者：吴克坚韩秋实彭宝营北京信息科技大学机电工程学院北京100192 中国机械科学研究院北京100044

对已有的凸轮磨床进行分析,探讨凸轮加工误差的来源,对这些误差进行了分类,在磨削加工的加工误差中既有机床结构误差、,也有系统加工工艺误差,控制系统产生的误差等。着重研究了磨削加工中由于砂轮半径变化、X轴对刀误差、C轴对刀误差... 详细信息

对已有的凸轮磨床进行分析,探讨凸轮加工误差的来源,对这些误差进行了分类,在磨削加工的加工误差中既有机床结构误差、,也有系统加工工艺误差,控制系统产生的误差等。着重研究了磨削加工中由于砂轮半径变化、X轴对刀误差、C轴对刀误差引起的凸轮轮廓偏差,还有通过建立几何模型,从数学角度说明了由此造成的影响,并对如何减小这类误差提供了解决措施,最后对凸轮与砂轮磨削时的弹性形变对凸轮加工精度地影响做了一定的分析。

关键词：凸轮磨削误差加工精度补偿

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基于切向—轮廓控制的凸轮磨削算法

基于切向—轮廓控制的凸轮磨削算法

作者：范维吉林大学

学位级别：硕士

作为机械设备的关键零部件,凸轮的磨削精度直接影响着发动机等机构的整体性能。近年来随着数控磨削技术的不断发展,凸轮磨削精度得到了大幅度提高。不同于传统靠模仿形的加工方式,目前多采用两轴联动系统精密加工。通过控制工件旋转轴... 详细信息

作为机械设备的关键零部件,凸轮的磨削精度直接影响着发动机等机构的整体性能。近年来随着数控磨削技术的不断发展,凸轮磨削精度得到了大幅度提高。不同于传统靠模仿形的加工方式,目前多采用两轴联动系统精密加工。通过控制工件旋转轴与砂轮进给轴的协同运动,完成凸轮磨削。由于凸轮的磨削精度最终反映在凸轮的轮廓误差上,可以将磨削过程的精度问题看作是对轮廓误差的控制问题,因此相比于通过减小各单轴跟踪误差以间接减小轮廓误差的方法,直接减小轮廓误差的方法效果更佳。本文引入切向-轮廓控制算法,以减小凸轮轮廓误差、提高系统磨削精度为目标,对该控制算法提出一系列的改进,从而实现对轮廓误差直接有效的控制。主要研究内容如下:1、磨削前的准备工作。为了维持凸轮轮廓的原有特性,消除升程数据可能带有的误差,对厂家提供的原始升程数据进行光顺处理和三次样条插值。在此基础上通过反转法和联动数学模型,求得系统的输入序列值。2、引入切向-轮廓控制算法。为了促进切向-轮廓控制算法在凸轮磨削系统中的应用,选取合适的转换矩阵,实现坐标系间的转换。并提出了位置跟踪补偿算法,与切向-轮廓控制器、位置环控制器共同构成整体轮廓误差控制算法,实现轮廓误差的进一步减小。并由仿真实验验证上述算法的有效性。3、设计切向-轮廓控制器的参数优化算法。在整体轮廓误差控制算法中,切向-轮廓控制器的参数选取直接影响凸轮的磨削精度。为了能够有效减小轮廓误差,采用差分进化算法,对切向控制器与轮廓控制器的增益系数进行优化。以当前磨削过程中凸轮轮廓误差的最大绝对值为适应度函数,由增益系数构成的二维矢量作为进化的种群个体,经迭代计算得出个体最优解。仿真实验表明,具有最优解的系统其磨削精度得到了提高。4、设计切向-轮廓控制器的参数自适应控制算法。由于凸轮的轮廓曲率复杂多变,若要减小凸轮的轮廓误差,还可以从参数自适应控制方面展开研究。采用BP(Back Propagation)神经网络算法,令网络输出层的输出分别对应切向控制器与轮廓控制器的增益系数,通过实时修正各层权系数,实现控制器增益系数根据不同磨削点和轮廓误差的自适应变化,并由仿真实验验证了其有效性。另外,对比分析参数优化算法与参数自适应控制算法的优缺点,在时效性方面参数优化算法更省时,在轮廓误差控制方面参数自适应控制算法更具优势。

关键词：凸轮磨削轮廓误差切向-轮廓控制差分进化算法 BP神经网络

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基于等效误差的凸轮磨削补偿算法研究

基于等效误差的凸轮磨削补偿算法研究

作者：苏振东吉林大学

学位级别：硕士

在汽车、纺织、食品、机械传动等领域中,凸轮是最常见的机械回转或滑动件,凸轮磨削是典型的非圆磨削加工,同时凸轮磨削精度是个很重要的话题,如何提高磨削精度是我们的首要任务,在高性能的生产中,数控凸轮磨床已基本取代传统的摇臂式机... 详细信息

在汽车、纺织、食品、机械传动等领域中,凸轮是最常见的机械回转或滑动件,凸轮磨削是典型的非圆磨削加工,同时凸轮磨削精度是个很重要的话题,如何提高磨削精度是我们的首要任务,在高性能的生产中,数控凸轮磨床已基本取代传统的摇臂式机床,很大程度上提高凸轮的磨削精度,凸轮的磨削精度直接体现在凸轮的轮廓误差上,从而将凸轮的磨削精度问题当作是减小凸轮轮廓误差的问题。在现今的磨削方法中,大部分研究者针对近似求得的轮廓误差为被控对象进行控制器设计,本文针对这一问题引入了等效误差这一概念,直接对真实的轮廓误差进行控制,避免近似求得的轮廓误差而造成的数值计算的误差,本文针对等效误差这一概念进行控制器设计,从而直接对真实轮廓误差进行补偿控制。本文主要研究内容如下:1、磨削前准备工作,为了使等效误差应用在凸轮磨削平台当中同时并维持凸轮轮廓曲线原有的特性,本文对厂家提供的原始数据通过反转法和联动数学模型求得系统的输入序列值,由于使用等效误差法必须要有隐函式与之结合,再对序列值进行三次非均匀B样条反算法处理,求取插补算法为B样条曲线实时插补做准备。2、引入等效轮廓误差这一基本概念,以等效轮廓误差为被控对象,由B样条曲线实时插补提供给定指令值,通过B样条插补曲线的参数式来求取所需的隐函式作为等效轮廓误差,本节中隐函式通过Cayley?s method of the Bezout form方法求取,并给出本文B样条插补算法所需的基本概念,同时并验证B样条插补算法的有效性。3、其次以等效误差和切线误差为被控对象,建立凸轮磨削平台的非线性等效误差模型;将凸轮磨削问题转化为稳定化的问题,应用反馈线性化的方法设计新的控制输入,再通过极点配置的方法设计控制器,使等效误差和切线误差动态趋近于零,使系统稳定,仿真实验表明,此方法能有效提高凸轮磨削精度,减小轮廓误差。4、由于基于反馈线性化及极点配置方法设计的控制器无法完全抵消不确定性因素对凸轮磨削平台的影响,开创性地将鲁棒性更强的等效积分滑模控制方法应用到凸轮轮廓误差补偿中,并对系统中出现的不确定性和扰动进行分析,仿真结果表明,此方法不仅抑制了不确定性对系统性能的影响以及提高凸轮的磨削精度。5、最后为了削弱由等效积分滑模控制中的切换项系数产生的抖振对系统性能的影响,于是又将RBF神经网络算法应用在控制系统中,用于自适应逼近切换系数,以达到削弱抖振以及提高磨削精度的要求。本文以数控凸轮磨削平台为研究对象,并对上述策略进行仿真研究,结果表明,基于反馈线性化及极点配置的凸轮磨削算法能有效的提高凸轮磨削精度,并有良好的抗扰性能,当系统中出现不确定性因素时,就需要鲁棒性更强的控制器,本文提出的反馈线性化与等效积分滑模控制结合能有效解决这个问题同时并提高磨削精度,同时又采用RBF神经网络算法自适应逼近切换系数来削弱抖振,从而提高磨削精度。

关键词：凸轮磨削等效轮廓误差反馈线性化等效积分滑模 RBF神经网络

基于计算机视觉的凸轮磨削自动定位与在线检测技术研究

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基于计算机视觉的凸轮磨削自动定位与在线检测技术研究

作者：武琳璞燕山大学

学位级别：硕士

本文的研究方向是计算机视觉在制造业中的应用。在深入分析国内外研究现状的基础上,针对凸轮磨削中自动定位与在线检测的具体问题,提出了基于计算机视觉的解决方案。首先介绍了计算机视觉的发展和文中涉及的数字图像的基本理论以及图... 详细信息

本文的研究方向是计算机视觉在制造业中的应用。在深入分析国内外研究现状的基础上,针对凸轮磨削中自动定位与在线检测的具体问题,提出了基于计算机视觉的解决方案。首先介绍了计算机视觉的发展和文中涉及的数字图像的基本理论以及图像处理的关键算法。针对课题中凸轮图像的实际情况,分析比较了几种主要的图像分割和平滑算法,最终选用了阈值化图像分割和中值滤波方法对凸轮图像进行预处理,得到了理想的效果。在论文的理论研究部分,提出了基于计算机视觉的凸轮自动定位与在线检测原理,依据该原理设计了两套系统硬件安装方案,从精度、计算速度等多方面比较和分析这两套方案的优缺点,最终确定了将激光器和摄像机安装在凸轮正面的方案。此外,还结合激光光条图像的特点,针对实际应用中对速度和精度的不同要求,设计了光条处理的算法。以上述算法为基础,用 Visual C++程序设计语言开发了基于计算机视觉的凸轮磨削自动定位与在线检测系统软件。在数控凸轮磨床上,以盘形凸轮为对象,进行了软件测试和凸轮自动定位与在线检测的试验研究,测试结果验证了所设计的定位与检测原理的正确性以及图形处理算法的有效性。

关键词：计算机视觉凸轮磨削自动定位在线检测图像处理