CN103707160A - 凸轮磨削加工过渡廓形规划方法 - Google Patents

凸轮磨削加工过渡廓形规划方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103707160A
CN103707160A CN201410014194.0A CN201410014194A CN103707160A CN 103707160 A CN103707160 A CN 103707160A CN 201410014194 A CN201410014194 A CN 201410014194A CN 103707160 A CN103707160 A CN 103707160A
Authority
CN
China
Prior art keywords
grinding
cam
profile
point
emery wheel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201410014194.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103707160B (zh
Inventor
李启光
韩秋实
彭宝营
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Information Science and Technology University
Original Assignee
Beijing Information Science and Technology University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Information Science and Technology University filed Critical Beijing Information Science and Technology University
Priority to CN201410014194.0A priority Critical patent/CN103707160B/zh
Publication of CN103707160A publication Critical patent/CN103707160A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103707160B publication Critical patent/CN103707160B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B19/00—Single-purpose machines or devices for particular grinding operations not covered by any other main group
    • B24B19/08—Single-purpose machines or devices for particular grinding operations not covered by any other main group for grinding non-circular cross-sections, e.g. shafts of elliptical or polygonal cross-section
    • B24B19/12—Single-purpose machines or devices for particular grinding operations not covered by any other main group for grinding non-circular cross-sections, e.g. shafts of elliptical or polygonal cross-section for grinding cams or camshafts
    • B24B19/125—Single-purpose machines or devices for particular grinding operations not covered by any other main group for grinding non-circular cross-sections, e.g. shafts of elliptical or polygonal cross-section for grinding cams or camshafts electrically controlled, e.g. numerically controlled
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B51/00—Arrangements for automatic control of a series of individual steps in grinding a workpiece

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)

Abstract

本发明公开了一种凸轮磨削加工过渡廓形规划方法，根据非圆分层多次磨削原理，瞬态磨除量由瞬态磨削接触面积和切点处切向速度决定的，仅仅靠调整转速来控制磨除量会带来联动轴速度不必要加减速的影响，所以本发明通过分析凸轮的分层多次磨削加工模式，认为瞬态磨削接触面积由目标廓形和前层磨削形成廓形共同决定，提出由目标廓形为出发点，逐点按磨削接触面积要求依次规划分层多次磨削的中间过渡廓形，从而为实现磨削接触面积和转速双重手段控制瞬态磨除量提供技术基础。

Description

凸轮磨削加工过渡廓形规划方法
技术领域
本发明涉及一种凸轮磨削加工过渡廓形规划方法，属于磨削加工技术领域。
背景技术
现有凸轮非圆磨削多采用切点法向跟踪磨削技术，成形过程由回转床头架即C轴带动工件旋转，磨床砂轮架即X轴随动跟踪，C-X轴根据指令同步运动实现非圆磨削。
由于瞬时磨除量与凸轮轮廓各点的极径、曲率半径及其变化率、联动轴的跟随误差有关，当各点规划磨除厚度恒定时，无论采用恒角速度控制或恒线速控制方法进行磨削，被磨削工件表面的瞬时磨除量均会发生较大的变化，导致磨削力的波动，使工艺系统产生非线性弹性变形，同时恒线速控制将导致联动轴过大的速度和加速度波动，从而对工件的加工精度和表面质量产生很大的影响。
因此有必要去寻求一种新的磨除量规划控制方法来保证瞬时磨除力相对稳定，在控制磨削力的同时，避免联动轴的冲击，获得更好的加工精度和表面质量。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述问题，根据非圆分层切点逼近磨削原理和凸轮的轮廓特点，详细研究分析了瞬态磨削接触面积与轮廓廓形特征、砂轮参数关联变化关系，提出一种凸轮非圆磨削基于按设定磨削切触面积规划的加工过渡廓形设计方法，本发明提高凸轮非圆磨削的加工精度和表面质量。
一种凸轮磨削加工过渡廓形规划方法，包括以下几个步骤：
步骤一：砂轮为圆盘结构，砂轮横截面半径为RW，凸轮厚度为H，设凸轮横截面的目标廓形极坐标为
Figure BDA0000456099510000011
凸轮目标廓形与砂轮的切触面积
Figure BDA0000456099510000012
为目标廓形上待磨削A点与水平X轴夹角；
步骤二：获取磨削凸轮目标廓形上待磨削A点时，前一层应磨削到位的过渡廓形B点的极坐标
Figure BDA0000456099510000013
具体步骤如下：
（1）砂轮瞬时参与磨削的切触面积
Figure BDA0000456099510000021
在轴向投影为AB段弧，在砂轮上对应当前包角θ为；
（2）获取目标廓形上待磨削A点法向与矢径方向夹角β，凸轮中心和砂轮中心两中心连线OO1与切触点A与砂轮中心连线AO1的夹角为αA，两中心连线
Figure BDA0000456099510000023
长度：
其中：ρ表示凸轮当前目标廓形极径；
（3）随着在目标廓形上取不同A点，逐一获取满足切触面积的过渡廓形上B点极径ρ1和极角
Figure BDA0000456099510000025
步骤三：以步骤二规划的过渡廓形
Figure BDA0000456099510000027
为磨削目标廓形，计算为获得
Figure BDA0000456099510000028
所需的再前一层的过渡廓形
Figure BDA0000456099510000029
依次进行循环，直到达到凸轮毛坯尺寸；
步骤四：根据得到的各层过渡廓形
Figure BDA00004560995100000210
i=1…n，其中n为分层磨削圈数，编写数控加工程序，使回转床头架即C轴和砂轮架即X轴联动分层磨削。
本发明的优点在于：
目前非圆磨削技术基本采用的是各种单纯变角速控制工件各处磨削量的方法。这样就会引起联动轴过大的加速度及其变化率，造成加工过程冲击、工件的加工精度及表面质量不高等现象。而本发明在考虑非圆磨削需分层多次磨削逼近成形的工艺特点基础上，提出可控制瞬态磨削切触面积的分层磨削过渡廓形设计方法，为瞬态磨削量控制提出了新的解决手段，从而避免了单纯调速造成的联动轴激烈变化导致的冲击与颤振，提高凸轮的加工精度和表面质量。
附图说明
图1是本发明所述的凸轮非圆磨削过渡层过程中砂轮与凸轮位置关系图；
图2是本发明所述的凸轮非圆磨削过渡层过程中砂轮与凸轮轴向投影位置关系图。
图3是本发明的方法流程图。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
本发明是一种凸轮磨削加工过渡廓形规划方法，根据非圆分层多次磨削原理，瞬态磨除量由瞬态磨削接触面积和切点处切向速度决定的，仅仅靠调整转速来控制磨除量会带来联动轴速度不必要加减速的影响，所以本发明通过分析凸轮的分层多次磨削加工模式，认为瞬态磨削接触面积由目标廓形和前层磨削形成廓形共同决定，提出由目标廓形为出发点，逐点按磨削接触面积要求依次规划分层多次磨削的中间过渡廓形，从而为实现磨削接触面积和转速双重手段控制瞬态磨除量提供技术基础。
为便于理解本发明的技术方案，先作原理推导如下：
如图1所示，凸轮非圆切点法向跟踪磨削运动模型中，厚度为H的凸轮被砂轮逐层磨除，砂轮直线运动与工件回转运动联动，包络形成凸轮轮廓。沿凸轮工件回转轴方向投影，得图2所示，O为凸轮中心，O1为砂轮中心，Rw为砂轮半径，为目标廓形极坐标，为目标廓形上待磨削A点与固定在凸轮上xy坐标系中x轴夹角，
Figure BDA0000456099510000033
为过渡廓形极坐标，
Figure BDA0000456099510000034
为磨削目标廓形上A点时前层过渡廓形与砂轮接触B点与x轴夹角，C为两中心OO1连线与x轴夹角，α1、α2是三角形ΔOO1B在O和O1两点处内角，目标廓形上磨削成形点A处法线方向与矢径方向夹角为β和凸轮中心和砂轮中心两中心连线OO1夹角为αA表示为：
Figure BDA0000456099510000035
当砂轮运动位置夹角满足上式时，即可满足凸轮非圆包络磨削的运动关系要求，实现基本成形功能，但加工精度、效率以及表面质量还需要对加工过程进行合理规划。
瞬态磨削量可控的非圆磨削过程是高磨削精度和良好表面质量的关键保证。由于瞬态磨削量及磨削力是由瞬态磨削接触面积和切点处切向速度决定的，目前凸轮磨削多采用不变的磨削深度，这导致瞬态磨削接触面积完全由非圆轮廓特征确定，失去了控制改善瞬态磨削接触面积波动的一个重要手段，仅仅靠调整转速来控制瞬态磨除量及磨削力会带来联动轴速度不必要加减速的影响，因此本发明采用由目标廓形为出发点，逐点按瞬态磨削接触面积要求，运用不等距偏置方法依次规划分层多次磨削的中间过渡廓形，从而为实现磨削接触面积和转速双重手段控制瞬态磨除量。
本发明首先，在研究凸轮非圆磨削中磨削接触面积、切点线速度与磨削力的关系模型基础上，提出凸轮回转一周各点期待的接触面积。最后根据轮廓特征以及砂轮尺寸等的变化规律反向设计实际加工凸轮时的各分层磨削应完成的阶段性目标廓形，以便应用于编制数控加工程序。
本发明是一种凸轮磨削加工过渡廓形规划方法，基于可设定磨削动态切触面积的加工过渡廓形规划方法，预设定的磨削接触面积，通过控制前层磨削目标廓形来获得，即根据廓形几何特征，采用非等距偏置方法逆向设计磨削前一层目标廓形，从而获得预设定的磨削接触面积，从而实现磨削力控制，如图2所示，具体包括以下几个步骤：
步骤一：设定砂轮半径RW、凸轮宽度H、廓形极坐标凸轮目标廓形预设切触面积
步骤二：获取磨削凸轮本层任意廓形点A时，为获得预设定的切触面积所需前层应磨削到位的过渡廓形点B的极坐标
Figure BDA0000456099510000043
具体步骤如下:
（1）砂轮瞬时参与磨削的切触面积
Figure BDA0000456099510000044
在轴向投影为AB段弧，在砂轮上对应当前包角θ为；
Figure BDA0000456099510000045
（2）获取目标廓形上待磨削点法向与矢径方向夹角β和凸轮中心和砂轮中心两中心连线OO1夹角为αA，以及两中心连线
Figure BDA0000456099510000046
长度：
Figure BDA0000456099510000051
（3）不失一般性，随着在目标廓形上取不同A点，可逐一获取满足切触面积的过渡廓形点B极径ρ1和极角
Figure BDA0000456099510000052
Figure BDA0000456099510000053
获得预设定的切触面积所需前层应磨削到位的过渡廓形
Figure BDA0000456099510000054
步骤三：以步骤二规划的过渡廓形
Figure BDA0000456099510000055
为磨削目标廓形，计算为获得优化设定的切触面积所需再前一层过渡廓形
Figure BDA0000456099510000056
循环步骤二，直到达到凸轮毛坯尺寸。
步骤四：根据得到的各层过渡廓形
Figure BDA0000456099510000057
（i=1…n其中n为分层磨削圈数，由各次进给量、磨削余量及材质确定）编写数控加工程序，使床头架即回转C轴和砂轮架即往复X轴联动分层磨削。

Claims (1)

1.一种凸轮磨削加工过渡廓形规划方法，包括以下几个步骤：
步骤一：砂轮为圆盘结构，砂轮横截面半径为RW，凸轮厚度为H，设凸轮横截面的目标廓形极坐标为
Figure FDA0000456099500000011
凸轮目标廓形与砂轮的切触面积
Figure FDA0000456099500000012
为目标廓形上待磨削A点与水平X轴夹角；
步骤二：获取磨削凸轮目标廓形上待磨削A点时，前一层应磨削到位的过渡廓形B点的极坐标
Figure FDA0000456099500000013
具体步骤如下：
（1）砂轮瞬时参与磨削的切触面积在轴向投影为AB段弧，在砂轮上对应当前包角θ为；
Figure FDA0000456099500000015
（2）获取目标廓形上待磨削A点法向与矢径方向夹角β，凸轮中心和砂轮中心两中心连线OO1与切触点A与砂轮中心连线AO1的夹角为αA，两中心连线
Figure FDA0000456099500000016
长度：
Figure FDA0000456099500000017
其中：ρ表示凸轮当前目标廓形极径；
（3）随着在目标廓形上取不同A点，逐一获取满足切触面积的过渡廓形上B点极径ρ1和极角
Figure FDA0000456099500000018
Figure FDA0000456099500000019
步骤三：以步骤二规划的过渡廓形
Figure FDA00004560995000000110
为磨削目标廓形，计算为获得
Figure FDA00004560995000000111
所需的再前一层的过渡廓形
Figure FDA00004560995000000112
依次进行循环，直到达到凸轮毛坯尺寸；
步骤四：根据得到的各层过渡廓形i=1…n，其中n为分层磨削圈数，编写数控加工程序，使床头架即回转C轴和砂轮架即往复X轴联动分层磨削。
CN201410014194.0A 2014-01-13 2014-01-13 凸轮磨削加工过渡廓形规划方法 Expired - Fee Related CN103707160B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410014194.0A CN103707160B (zh) 2014-01-13 2014-01-13 凸轮磨削加工过渡廓形规划方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410014194.0A CN103707160B (zh) 2014-01-13 2014-01-13 凸轮磨削加工过渡廓形规划方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103707160A true CN103707160A (zh) 2014-04-09
CN103707160B CN103707160B (zh) 2016-01-20

Family

ID=50400702

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410014194.0A Expired - Fee Related CN103707160B (zh) 2014-01-13 2014-01-13 凸轮磨削加工过渡廓形规划方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103707160B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109227241A (zh) * 2018-11-14 2019-01-18 北京第二机床厂有限公司 摆动式偏心内圆联动磨削方法
CN109702564A (zh) * 2019-02-19 2019-05-03 张二朋 凸曲线轮廓零件的磨削方法及磨削结构
CN114117670A (zh) * 2021-11-24 2022-03-01 江苏科技大学 一种磨削凸轮轴疲劳辉纹间距的估算方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59142052A (ja) * 1983-01-28 1984-08-15 Fanuc Ltd 砥石径補正方式
WO1995020467A1 (en) * 1994-01-26 1995-08-03 Western Atlas Uk Limited Improvements in or relating to grinding
CN101028696A (zh) * 2007-03-21 2007-09-05 潘旭华 一种凸轮的磨削方法
CN102049719A (zh) * 2010-09-13 2011-05-11 湖南宇环同心数控机床有限公司 一种凸轮轴数控磨削加工方法
CN201881248U (zh) * 2010-06-22 2011-06-29 萍乡奥凸机械制造有限公司 凸轮轴磨床

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59142052A (ja) * 1983-01-28 1984-08-15 Fanuc Ltd 砥石径補正方式
WO1995020467A1 (en) * 1994-01-26 1995-08-03 Western Atlas Uk Limited Improvements in or relating to grinding
CN101028696A (zh) * 2007-03-21 2007-09-05 潘旭华 一种凸轮的磨削方法
CN201881248U (zh) * 2010-06-22 2011-06-29 萍乡奥凸机械制造有限公司 凸轮轴磨床
CN102049719A (zh) * 2010-09-13 2011-05-11 湖南宇环同心数控机床有限公司 一种凸轮轴数控磨削加工方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109227241A (zh) * 2018-11-14 2019-01-18 北京第二机床厂有限公司 摆动式偏心内圆联动磨削方法
CN109702564A (zh) * 2019-02-19 2019-05-03 张二朋 凸曲线轮廓零件的磨削方法及磨削结构
CN109702564B (zh) * 2019-02-19 2024-01-02 张二朋 凸曲线轮廓零件的磨削方法及磨削结构
CN114117670A (zh) * 2021-11-24 2022-03-01 江苏科技大学 一种磨削凸轮轴疲劳辉纹间距的估算方法
CN114117670B (zh) * 2021-11-24 2024-05-31 江苏科技大学 一种磨削凸轮轴疲劳辉纹间距的估算方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN103707160B (zh) 2016-01-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106292529B (zh) 一种机床的加工路径生成方法
CN102198632B (zh) 凸轮切点跟踪磨削的速度控制方法
CN102423820A (zh) 基于蜗杆砂轮的面齿轮磨齿加工方法
CN206780075U (zh) 一种恒速曲轴随动磨削加工实验系统
CN105549545A (zh) 一种基于磨边机恒线速度磨削的控制算法
CN103707160B (zh) 凸轮磨削加工过渡廓形规划方法
CN101046521A (zh) 一种非对称非球面透镜的加工方法
CN101046522B (zh) 一种非对称非球面透镜的加工方法
CN104551939A (zh) 曲轴随动砂带磨削装置
CN103962917A (zh) 玻璃3d加工方法、加工刀具和加工设备
CN203696618U (zh) 五轴磨刀机
CN103128663A (zh) 气囊抛光工具修整器
CN102335873A (zh) 数控成形砂轮修整机及修整方法
CN103331671A (zh) 一种应用于中大口径非球面光学元件的点线包络磨削方法
CN203680061U (zh) 数控砂轮修整器
CN202922407U (zh) 一种数控三轴砂轮法向修整装置
CN102554379B (zh) 一种超硬刀具电火花加工装置及操作方法
CN204194870U (zh) 一种数控球面孔镗床
CN104385084B (zh) 可变成型基圆平面包络凸曲面工件五轴磨削加工方法
CN104400634B (zh) 一种薄壁轴承端面的磨削装置及方法
CN106181678A (zh) 一种航空高精度轴承滚子加工方法
CN203197714U (zh) 回转支承加工专用数控磨床
CN104898571A (zh) 阿基米德螺旋线插补机构
CN104889889A (zh) 一种多线砂轮复合自动修整装置
CN101486162A (zh) X-y-c三轴联动高点跟踪凸轮轴—曲轴磨床

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20160120

Termination date: 20170113

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee