數(shù)控凸輪軸高速磨削性能研究及其優(yōu)化改進(jìn)

范培珍 何其寶

摘要：凸輪軸數(shù)控加工方式易因聯(lián)動(dòng)磨削產(chǎn)生較大加速度，影響磨削伺服系統(tǒng)性能。針對(duì)此問(wèn)題，構(gòu)建數(shù)控凸輪軸高速磨削數(shù)學(xué)模型，分析凸輪軸工件磨削動(dòng)力學(xué)機(jī)理，得出工件進(jìn)給最大加速度，分析加速度超過(guò)限值時(shí)工件轉(zhuǎn)速變化趨勢(shì)，以此驗(yàn)證傳統(tǒng)方法的不足。在此基礎(chǔ)上，提出基于最小二乘多項(xiàng)式擬合的優(yōu)化算法，實(shí)時(shí)優(yōu)化分析凸輪軸加工過(guò)程中工件進(jìn)給加速度變化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明該優(yōu)化算法能夠較好的擬合原始樣本數(shù)據(jù)，具有較小的控制誤差。

關(guān)鍵詞：凸輪軸；數(shù)控；高速磨削；優(yōu)化

中圖分類號(hào)：TG580.2文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：2095-5383（2018）01-0011-03

隨著裝備制造業(yè)的發(fā)展，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵部件——凸輪軸的需求量與日俱增，而傳統(tǒng)加工工藝使得凸輪軸性能較差。目前國(guó)內(nèi)普遍采用的是數(shù)控磨削工藝，相較于國(guó)外，數(shù)控凸輪軸磨削工藝仍存在不小差距，因此，如何提升凸輪軸數(shù)控磨削加工質(zhì)量與效率成為了凸輪軸加工的主要研究熱點(diǎn)之一。本文根據(jù)幾何動(dòng)力學(xué)構(gòu)建凸輪軸加工數(shù)學(xué)模型，得到數(shù)控凸輪軸高速磨削方程式，分析凸輪軸加工質(zhì)量，得出工藝改進(jìn)策略。

1 數(shù)控凸輪軸高速磨削數(shù)學(xué)模型

凸輪軸升程數(shù)據(jù)會(huì)在數(shù)控程序中生成X-C聯(lián)動(dòng)程序，該程序進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算，提高凸輪軸加工質(zhì)量。

設(shè)：1）等磨削深度升程；2）恒線速度加工方式；3）去除率均勻，以此建立數(shù)控凸輪軸高速磨削數(shù)學(xué)模型。根據(jù)砂輪進(jìn)給位移與凸輪實(shí)際運(yùn)動(dòng)的關(guān)系（如圖1所示）可以得到：