基于多体系统理论的汽车凸轮轴磨削几何误差建模与辨识技术理论研究

针对汽车凸轮轴磨削加工中存在的精度问题,从提高MKS8332A数控凸轮轴磨床几何精度出发,以达到提高凸轮轴磨削精度和加工效率为目的进行了相关研究。运用多体系统运动学理论,分析并建立了该磨床磨削高精密凸轮轴过程的几何误差模型,推导出了该磨床精密加工运动约束条件方程;在多体系统理论误差参数辨识模型基础上,结合球杆仪测量原理所提出的辨识方法,能够很好地对该磨床的几何误差参数进行辨识;在此基础上研究了精密数控指令和逆变凸轮廓形的求解算法、理想数控指令的生成方法、砂轮轮廓误差的计算方法;最后给出了凸轮廓形曲线的拟合方法和刀具路线的计算方法。

提高曲轴磨削精度的几何误差补偿技术

针对精密曲轴磨削(连杆颈)加工中存在的精度问题,利用随动磨削数控机床运动的数学模型推导出理想的砂轮磨削轨迹的求解方程。利用多体系统理论推导出从机床-工件分支与机床-刀具分支的坐标转换方程、曲轴磨削的精密加工方程,进而将随动磨削加工数学模型与多体系统的误差补偿技术相结合,研究了理想数控指令的生成方法,并用精密迭代的方法求解出误差条件下精密加工数控指令。修正后的指令可以在曲轴磨削生产当中保证曲轴(连杆颈)的表面加工质量,达到了精密曲轴磨削的精度要求。

PSO-GA组合算法优化PID参数及可视化平台设计

PID控制是机床伺服控制系统中广泛应用的一种控制方式,PID参数是否合理直接影响着伺服系统的性能。以MKS8332A数控凸轮轴磨床砂轮架伺服系统为模型,提出一种基于粒子群-遗传组合算法(PSO-GA)的PID控制器参数优化方法。仿真结果表明,该算法寻优性能比单独的遗传算法和粒子群算法表现更为优异,证实了该算法能有效的优化伺服系统PID参数。为了使用户无需去了解复杂的算法源代码,而只需在平台上进行操作就可以解决PID参数的优化问题。多种智能算法被引入称为可视化平台的优化软件设计,用MATLAB GUI编程环境构建了PID参数可视化平台,为用户提供一个友好的图形界面。

基于多体系统理论的螺纹磨削研究

将多体系统运动建模方法应用到数控螺纹磨床建模中,建立机床、工件和砂轮的运动关系,推导出多线砂轮磨削螺纹的加工方程。开发螺纹磨削仿真软件,获得螺纹磨削加工G代码,在磨削螺纹的生产中取得了很好的效果。