高速随动数控曲轴磨削原理及若干关键技术研究.pdf

摘要 本论文针对曲轴类零件的现有磨削加工方法中存在的定位误差 大、加工效率低、设备投资多、厂房投入大、调整时间长、表面质量 难以保证等缺陷，研究了一种新型高效的磨削原理一一随动磨削法， 一次装夹依次磨削曲轴的主轴颈和连杆颈，对于随动磨削理论和保证 实现该磨削原理的若干关键技术作了初步的探讨。 分析了曲轴连杆颈随动磨削的运动特点，得出了曲轴变速转动的 必要性。为保证磨削加工精度和表面质量，提出了沿连杆颈恒线速度 磨削的运动模型。并对运动模型进行适当的简化以符合工程实际，分 析了模型简化产生的误差。 磨削力是影响磨削精度的主要因素，本文针对曲轴随动磨削的特 点，对两组曲轴磨削的磨削力计算公式进行了对比分析，提出了适用 于曲轴连杆颈随动磨削的磨削力计算公式。结合磨削力建立砂轮架进 给运动的动力学模型，导出了砂轮架进给运动的加速度。 探讨了影响曲轴随动磨削加工精度的因素以及提高加工精度的措 旌。分析了随动磨削曲轴连杆颈时，影响磨削精度的主要误差源对尺 寸精度和形状精度的影响程度和变化规律，如：砂轮架、头架滞后、 砂轮实际半径与理论计算半径不同、砂轮中心与曲轴回转中心的安装 高度不同等因素，并提出了相应的误差补偿模型。 结合高速随动磨削过程中，对砂轮架进给系统的性能要求，对“旋 转电机+滚珠丝杠”驱动方案和直线电机驱动方案进行了对比分析，选 定以直线电机直接驱动砂轮架完成进给运动。对直线电机的选型、直 线导轨的选型及砂轮架进给系统辅助装置设计等问题进行了探讨。 介绍了曲轴随动磨削实际应用中尚待解决的问题。如曲轴弹性变 形规律的研究，需要通过实验和有限元分析等手段，总结出各种不同 尺寸和形状参数下曲轴刚度的规律。为适应随动磨削过程的自适应控 制与补偿，需要一种高速、高精度的变形在线检测装置。 关键词：曲轴 随动磨削 误差补偿直线电机 Abstract havetobe several and Usually，crank grindedusing positioning becauseofthedifferencesinaxesorientationsofthe clampingoperations main andthe rod the are connectingjournal．In journal operation，there suchas excessiveerrorsof and manyproblems relatively positioning investmentof and clamping，lowproductivity,largeequipmentworkshops， themachine inthe of toolandfixturesand longperiod aajustment poor finishofthe etc．From thementioned surface groundpart analyzing new namedcoordinatedis shortcomings，agrindingprinciple grinding allowsboth rod andmain ofthe studied，whichconnectingj