Fault Diagnosis of Cylindrical Grinding Machine

Based on experiment modal analysis(EMA) and operation modal analysis(OMA), the dynamic characteristics of cylindrical grinding machine were measured and provided a basis for further failure analysis.The influences of grinding parameters on dynamic characteristics were studied by analyzing the diagnostic signals extracted from racing and grinding experiments.The significant frequency of 38 Hz related to grinding wheel spindle speed of 2 307 r/min showed that the wheel spindle system was in a state of imbalan...

微量油膜附水滴磨削液的研究

使用冷风、微量可自然降解油剂 (植物油或酯油 )和少量水 ,经复合喷雾形成的微量油膜附水滴磨削液替代传统磨削液 ,在数控平面磨床上与磨削液分别为微量水、微量油及乳化液、可溶液的磨削加工进行了对比试验。试验结果表明 ,微量油膜附水滴磨削液可以达到乳化液和可溶液同等及以上的磨削性能 ,具有良好的润滑和冷却效果 。

油膜水滴加工液的磨削性能

21世纪是追求绿色加工与零排放生产的时代,这要求改善作业环境、节省能源和降低生产成本。传统的机械加工,大量循环使用有毒有害的加工液并大量排放加工废液,不仅造成对环境的污染和操作人员健康的危害,而且加工废液是较难处理的一种污水,增加了企业及社会的负担。为了彻底改变这种现状,应用油膜水滴加工液替代传统加工液,并在数控平面磨床上进行了磨削加工试验,对它的磨削性能和适用性进行了考察,证明该方法是可行的。

滚割喂入式卧轴甩刀香蕉假茎粉碎还田机设计与试验

由于香蕉假茎粗大、含水率高,且富含纤维素与半纤维素,现有的粉碎还田机大多存在秸秆粉碎不彻底、刀具易磨损、机器作业效率低等问题。针对上述问题,该文设计了一种滚割喂入式卧轴甩刀香蕉假茎粉碎还田机,描述了该机推倒装置、滚割喂入装置、粉碎装置以及整平装置等主要部件的结构,并对粉碎刀进行了运动和受力分析,确定了其关键参数。田间试验表明：该机器在拖拉机前行速度为2.16-3.60 km/h、后动力输出轴转速为720 r/min时,工作效率为0.42-0.46 hm2/h、油耗量为21.4 L/hm2、香蕉假茎粉碎合格率为96.6%、香蕉假茎平均切碎长度为57 mm,均满足秸秆粉碎还田农艺要求。该研究为中国南方香蕉种植区秸秆粉碎还田机的发展与推广提供了参考。

基于航空环境的面齿轮磨珩复合磨削加工方法

面齿轮传动由于其独特的传动优点,成为航空传动的主要研究方向。根据面齿轮传动原理,得到了面齿轮齿面方程。针对面齿轮的精密加工技术问题,提出了面齿轮磨珩复合磨削加工方法;基于面齿轮专用数控磨床,建立特殊磨削加工坐标系,根据砂轮磨削对面齿轮表面质量的影响规律、开槽技术及珩齿理论,研制了面齿轮专用斜槽磨削刀具和柔性珩齿刀具结构,进而得到磨珩复合磨削刀具;在此基础上进行了面齿轮磨珩复合磨削加工实验,并对样件进行表面粗糙度、残余应力及微观纹理检测,验证面齿轮磨珩复合磨削加工方法的可行性。

基于响应曲面法的Aermet100磨削力预测模型研究

为了优化超高强度钢Aermet100磨削参数,采用响应曲面实验法,对Aermet100平面磨削力展开了预测模型研究,建立了磨削力的全系数项回归预测模型;采用显著性检验方法,对磨削力预测模型的显著项和不显著项进行了分析,去除了不显著项,对磨削力预测模型进行了简化;基于所建模型,分析了磨削参数对磨削力的影响规律。结果表明:简化的磨削力预测模型误差小,可对磨削力进行有效预测;磨削深度ap与工件速度vw、砂轮速度vs的交互作用对磨削力影响显著;磨削力随着工件速度vw、磨削深度ap的增加而增加,随着砂轮速度vs的增加而降低。

砂轮磨削振动对工件表面形貌特征的影响研究

砂轮振动将会使得光学元件表面产生周期性波动,从而降低后续抛光工序的加工效率,增加光学元件表面的中频误差成分,影响光学元件的使用性能。本文针对平行磨削方式,研究了砂轮周期性强迫振动下的工件表面形貌特征,分析了砂轮与工件表面的干涉现象,以及加工参数对加工表面波纹度特征的影响。研究结果表明:加工参数满足一定的条件下,工件表面振纹小于砂轮本身振动振幅,通过合理选择加工参数有利于改善工件表面波纹度,提高加工表面质量。

包络环面蜗杆齿面以车代磨的理论及试验研究

针对目前包络环面蜗杆齿面磨削加工中存在的专用机床昂贵、操作繁琐复杂、加工效率低精度低等不足,提出一种基于通用机床的齿面以车代磨加工方法。应用微分几何和齿轮啮合原理,建立各种包络环面蜗杆齿面的统一数学模型。分析包络环面蜗杆齿面以车代磨的实现原理,研究NC程序的编制方案及齿厚控制、出入口修缘量、刀具宽度选取及精度控制等关键技术问题。以尼龙TI蜗杆为例,车削出蜗杆齿面,通过配对检测得出接触斑点与理论相符,表明加工方法正确可行。研究工作为实现硬齿面包络环面蜗杆齿面以车代磨奠定理论基础和初步试验探索。

基于碟形砂轮的面齿轮磨齿加工误差分析及实验研究

介绍了面齿轮分度展成磨齿加工原理及其实现方法。基于5坐标磨削机床,考虑机床安装误差等因素,建立了包含磨齿误差的面齿轮齿面方程。对面齿轮工作齿面的旋转投影面进行了网格规划,并给出齿面偏差的计算方法。通过仿真计算研究了机床与砂轮的安装误差对面齿轮齿面偏差的影响规律。最后在5坐标曲面磨床上进行了面齿轮磨齿加工实验,并根据齿轮测量中心获得的齿面误差数据对机床加工参数进行了矫正。重新磨齿并测量后发现面齿轮齿面误差明显降低,齿面精度得到明显提高。

砂带磨削磨损性能试验研究

分析了砂带磨料种类、工件材料特性及磨削用量的不同对磨削加工效率和砂带磨损的影响,采用2种不同磨料的砂带分别对3种材料进行了工艺试验,对材料去除量和砂带磨损量进行了测量,揭示了砂带的磨损机理。研究表明:钛合金可磨削性较差,304不锈钢的可磨削性比钛合金好,45号圆钢最易于磨削;增加砂带线速度可在一定程度上提高材料去除率和磨耗比;陶瓷磨料比氧化铝磨料磨耗比大,因此磨削时可选择陶瓷砂带进行大余量加工;随着硬度比的增加,磨耗比呈现出先增大后减小的趋势,因此磨削时可根据磨削要求选择合适硬度磨粒的砂带进行磨削。

基于支持向量机方法建立超声振动磨削放电加工预测模型

针对采用机器学习理论建立超声振动磨削放电加工模型时存在试验样本数量少、预测量数值变化波动大的问题,提出利用支持向量机方法建立加工指标预测模型的方法。以超声振动磨削放电加工Si Cp/Al为例,利用正交试验获取学习样本数据,采用MATLAB软件建立超声振动磨削放电加工Si Cp/Al工艺指标的支持向量机预测模型,并利用该模型预测零件表面粗糙度和加工速度两项工艺指标。结果表明:支持向量机模型得到的工艺指标预测值与试验值具有较好的一致性,最大相对误差不超过12%,预测值精度较高,所建立的超声振动磨削放电加工工艺指标的支持向量机预测模型是可靠且有效的。

高速磨床机械结构参数化建模与模态分析

基于动态子结构法建立了高速磨床零部件和整机的实体参数化模型,利用MSC.Patran/Nastran建立了高速磨床机械结构的有限元模型,并对主轴、床身和床身-工作台组合结构进行了模态分析。应用LMS振动及动态信号采集分析系统对主轴、床身和床身-工作台组合结构进行了实验模态测试与分析。实验表明,采用基于假想材料的高速磨床结合部模拟技术可使磨床组合结构的动态实验结果与有限元模态分析结果相吻合,实验测试得到的高速磨床机械结构动态特性和利用有限元软件仿真分析得到的结果是一致的,说明利用子结构法建立高速磨床机械结构实体参数化模型是正确可行的。

多台数控机床强度函数浴盆曲线建模技术研究

为了准确描述复杂产品故障过程的浴盆曲线趋势,建立多台数控机床的强度函数浴盆曲线模型,并采用极大似然方法对模型进行参数估计。利用基于试验总时间(TTT)的趋势检验方法验证故障过程的浴盆曲线趋势。从浴盆曲线两转折点的可靠性含义出发,对累计平均无故障工作时间进行分析,提出一种确定浴盆曲线转折点的方法。通过对3台数控磨床的实例计算和分析,说明本文模型与方法在实际应用中的有效性。

激光微织构发动机缸孔的后处理工艺研究

针对激光微织构技术在工件表面附带形成重铸层,影响工件表面质量的问题,基于激光脉冲功率分布曲线分析了重铸层的形成机理及特性;采用"单脉冲同点间隔多次"优化工艺抑制了重铸层的形成。确定了针对发动机缸孔的后处理工艺:第一阶段中软砂条去除重铸层余量15 s,第二阶段超软砂条修复织构表面的抛光工艺20 s。珩磨头定压进给约1.5 MPa。结果表明:该工艺能高效、稳定的去除灰铸铁缸孔表面凹腔激光微织构的重铸层,表面Rpk值显著降低,对微织构形貌及未织构化区域均无破坏。

高刚度轻质量的机床床身优化设计方法研究

针对某型外圆磨床的床身结构,根据有限元分析的结构分析结果改进其结构缺陷,采取降低导轨过渡壁高度、设计独立液压箱、改变支承位置等措施,在提高床身刚度的同时减轻了床身质量。对于改进后的床身结构,以多工况下加权应变能之和最小为目标进行拓扑优化设计,得到床身内部加强筋板的最佳分布形式,再以试验设计(DOE)作为灵敏度分析的方法筛选出对床身质量和应变能影响关键的尺寸变量,构建以床身质量最小为目标的尺寸优化数学模型,以序列二次规划算法(SQP)完成最终的尺寸优化。优化结果显示,优化后新床身的刚度较原床身提高了2.49倍,质量减少22.14%,实现了高刚度、轻质量的床身优化设计。

数控旋转超声加工机床研制及其工艺实验

硬脆材料的应用需求日趋强烈,旋转超声加工技术被视为其最佳的制造工艺手段之一,而国内旋转超声加工机床的核心技术相对滞后。针对三轴数控旋转超声加工机床进行了系统研究,提出了一种工具头振动和工作台振动的新型结构机床,并研制出一台旋转超声加工专机。该机床可实现超声磨削、超声铣削、超声钻削和传统的拷贝式超声加工等功能。在系统工艺实验的基础上,总结出了最优的工艺参数规律,并进行大量的验证性超声加工实验,加工出了陶瓷材料、磁性材料、大理石和玻璃材料等工件,形状特征包括复杂三维型腔、异形盲孔等,验证了该机床的良好性能。

考虑安装误差的拓扑修形斜齿轮承载接触分析

为提高齿轮副承载能力和降低对安装误差的敏感性,提出一种拓扑修形的齿面结构。根据齿廓分段修形和齿向分段修形原理推导出拓扑修形齿面方程,构建含安装误差的修形齿轮副的接触分析(TCA)模型。并对轮齿接触分析和有限元分析,仿真出传动误差和齿面接触应力与剪切力在不同安装误差情况下的分布特征。根据应力分布曲线分析,齿轮副啮入与啮出点的应力幅值相比均值有所下降,为减振降噪创造了良好条件。滚检实验与仿真结果表明,基于成形法磨削的拓扑修形对改善齿面接触印痕,避免边缘接触和降低对安装误差的敏感性具有一定的应用价值。

基于正交试验的准双曲面齿轮研磨参数优化研究

研齿是准双曲面齿轮加工工艺中最后一道精整加工工序,其研磨质量直接影响齿轮副的啮合性能和加工精度。针对后桥准双曲面齿轮研齿质量稳定性差的问题,以主轴转速、载荷转矩以及研磨循环次数为影响因素进行正交试验,通过分析上述参数对齿轮表面粗糙度的影响,结合极差分析,确定出齿面粗糙度最小的研磨参数组合,并进行了试验验证。试验结果表明,优化后的研磨参数组合可有效降低齿面粗糙度,提高研磨质量。研究为研齿加工参数选择提供一定的参考。

螺旋面成形磨削误差补偿砂轮截形研究

在螺旋面成形磨削加工中,存在着由机械加工和安装工艺带来的系统误差,这些误差将直接影响成形磨削精度。提出了一种将系统误差作为恒定误差,并反馈到砂轮截形算法中,通过改变砂轮理论截形方程来消除误差的思想。研究了基于误差补偿的螺旋面成形磨削砂轮截形算法,并利用Visual C++开发出了一套通用性强,操作简便的螺旋面成形磨削砂轮修整软件系统。实验结果表明:磨齿精度达到6级以上。

磨削参数对磨削区液体动压力的影响研究

磨削时,由于砂轮的高速运动,使部分冷却液进入砂轮和工件间的楔形接触区而产生巨大的液体动压力,其影响磨削件的加工精度。因此,研究其分布对提高磨削质量非常重要。本文根据液体层流理论推导出了一种液体动压力模型,并对液体动压力的分布进行了仿真分析。结果表明,液体动压力与砂轮的转速、砂轮与工件间的间隙及砂轮规格等参数有关。在此基础上,对液体动压力进行了实验研究。实验结果与仿真结果的一致性证明了仿真结果的正确性,同时也证明了所建模型是正确的。