旋转超声内圆磨削砂轮变幅器的设计与试验研究

砂轮变幅器是旋转超声内圆磨削谐振系统的关键部件,其设计质量直接影响超声磨削的工艺效果。但目前内圆磨削砂轮变幅器缺乏较为完善的理论分析模型。为提高砂轮变幅器理论分析模型的通用性,基于非谐振设计理论建立了纵向谐振砂轮变幅器的理论分析模型,并利用砂轮变幅器各振动单元间的力、位移连续条件与边界条件推导了其频率方程。然后,针对频率方程进行编程求解,并通过ANSYS有限元仿真分析进行验证。最后,加工制作了纵向谐振砂轮变幅器,并开展阻抗特性分析试验、超声谐振试验和振动位移测量试验,分析了其谐振特性。试验结果表明,所研制的砂轮变幅器的谐振试验频率与理论设计频率一致,其输出端振动位移的试验值与仿真值的相对误差为7.83%,符合旋转超声内圆磨削的要求,验证了理论分析模型求解的正确性。研究结果为旋转超声内圆磨削砂轮变幅器的设计提供了便捷且有效的方法。

超声内圆磨削系统新型振子的仿真和实验研究

基于超声振动内圆磨削系统中由超声换能器、变幅杆及工具构成的振子在设计制造中出现的问题,提出了一种新型整体式振子设计方法。使用有限元分析软件对该新型振子模型进行了模态、谐响应仿真分析研究,并通过阻抗分析仪和激光多普勒测振仪对加工的振子样件进行了测试实验,验证了有限元仿真结果的正确性和新型整体式振子设计方法的可行性。

基于有限元的新型超声内圆磨削系统特性研究

基于有限元分析方法,对新型超声内圆磨削系统的振子、主轴部件等效模型进行整体特性分析研究,根据套筒长度、套筒壁厚对超声内圆磨削系统主轴振动模态的影响规律,提出了应用旋转式非接触电信号传输装置的新型超声振动内圆磨削系统的设计方法。使用激光多普勒测振仪对振子、主轴部件及超声内圆磨削系统样机进行了特性实验研究,验证了新型超声内圆磨削样机和理论设计方案的一致性。

超声内圆磨削系统中电信号的非接触式传输研究

针对超声内圆磨削系统中电信号传输方式存在的问题,提出了应用电磁感应原理的新型电信号非接触式传输方式。通过理论分析和实验验证,提出了由超声波电源、非接触传输装置和换能器振子组成的机电系统正常工作时的匹配条件。应用非接触式传输装置设计了新型的超声振动内圆磨头样机,验证了该应用方案的可行性。

内圆磨削HIPSN工程陶瓷磨削力的实验研究

目的研究不同工况下，金刚石砂轮内圆磨削HIPSN陶瓷过程中的磨削力的变化特征；建立HIPSN陶瓷内圆磨削的经验力学公式．方法利用旋转测力仪进行了不同砂轮转速、径向切削深度、以及工件转速对磨削力影响的测试实验．结果HIPSN陶瓷材料磨削力比Fn／Ft=6～11，在硬脆材料中较大，可加工性相对较差．结论通过对建立的HIPSN陶瓷内圆磨削公式的分析可知，与HIPSN陶瓷内圆磨削力关系最大的为砂轮转速，其次是切削深度，工件转速影响最小．通过验证，所提出的公式的平均相对误差在2％以内，对生产实践具有一定借鉴和指导作用．

工程陶瓷内圆磨削表面粗糙度研究

研究工程陶瓷内圆磨削表面粗糙度的影响因素。利用氮化硅陶瓷内圆磨削正交试验,分析了砂轮线速度、工件线速度与磨削深度对表面粗糙度的影响,并在此基础上进行了砂轮粒度单一因素影响试验,采用泰勒粗糙度测量仪测得了加工表面粗糙度从0.2646μm^0.5424μm的一系列磨削表面,分析试验结果建立了氮化硅陶瓷内圆磨削表面粗糙度经验公式预测模型。由试验结果得到表面粗糙度随砂轮粒度号的增大、砂轮线速度的提高及工件线速度的降低而减小,随磨削深度的增加整体上呈变大趋势,且砂轮线速度的影响较大,工件线速度次之,磨削深度的改变对表面粗糙度的影响作用不是很明显。经F检验表明预测模型具有较好的预测效果,最大相对误差为10.23%,为实际加工合理选择磨削参数提供了试验依据和参考。

基于ARM的嵌入式超声振动内圆磨削数控系统研究

针对超声振动内圆磨削加工的特点,提出了一种基于ARM的嵌入式超声振动内圆磨削数控系统的设计方案。引入硬件构件的嵌入式硬件设计思想对系统硬件进行了设计。软件系统采用μC/OS-II操作系统为开发平台,配合硬件构件设计模型,给出了软件系统底层和高层软件构件组成框架。

AHPSO-SVM预测超声内圆磨削ZTA陶瓷的边界损伤

为解决普通加工方式易出现工程陶瓷边缘碎裂的问题,本文对超声内圆磨削工程陶瓷边界损伤预测系统进行了研究。在35 kHz轴向超声磨削与普通磨削两种条件下独立进行试验,运用支持向量机研究工艺参数与边界损伤影响规律,采用改进的粒子群算法优化支持向量机,建立采用混合核函数的AHPSO-SVM预测模型。研究结果表明,超声激励下试件边界损伤降幅为10.05%～21.23%,AHPSO-SVM预测模型MSE为0.378 4、平均相对误差为1.369 0%、30次适应度值标准差为0.020 2。相比于普通磨削,超声磨削可使ZTA陶瓷边界损伤值显著降低;建立的AHPSO-SVM模型具有较好的学习能力、泛化性能与良好的稳定性。

树脂金刚石砂轮内圆磨削硬质合金工件的试验研究

采用树脂结合剂金刚石砂轮,针对圆筒形硬质合金工件进行内圆磨削试验,研究不同修整工具和修整工艺对砂轮磨削性能的影响,同时对硬质合金磨削用砂轮类型和磨削参数进行了优选。试验结果表明:SiC砂轮及45#钢修整的树脂金刚石砂轮磨削效率和耐用度较高;2#锋利型砂轮在砂轮线速度17500r/min、工件转速280r/min、轴向进给速率1000mm/min和径向进刀量0.015mm的工艺条件下,试验砂轮的加工效率较高,加工工件的尺寸精度高且工件表面质量好。

基于有限元的超声振动内圆磨削系统的主轴设计与研究

基于有限元分析方法,对由振子(超声换能器、变幅杆和工具)和主轴套筒构成的超声振动内圆磨头的主轴部件进行了结构分析研究,揭示了套筒结构和振子结构对主轴振动模态的影响,特别是对振子输出振动和套筒振动的影响规律。基于上述分析提出了主轴的优化结构。

一种功率传感型内圆磨削加工的自适应控制策略

提出了一种功率传感型内圆磨削加工的自适应控制策略。该策略由无空程磨削控制策略、恒功率磨削模糊控制策略、砂轮状态监控控制策略三部分组成。其中着重论述了恒功率模糊控制策略。

计算机辅助提高内圆磨削质量

本文为了利用计算机实时控制和预报轴承内环加工误差,针对轴承内环磨削加工的精度和速度要求,建立了基于Marple算法的AR(n)模型,以及离散勒让德多项式模型.依此研制的微机动态统计控制系统用于现场试验,显著减少了轴承内环加工的返修品和废品.

面向对象的超声振动内圆磨削柔性数控系统设计与研究

提出了一种面向加工对象的嵌入式超声振动内圆磨削柔性数控系统。采用ARM和DSP进行硬件系统开发,通过对加工工艺参数和超声振动参数的耦合封装,建立加工参数构件库,实现对不同加工对象的柔性参数匹配。该系统对机床控制和超声振动控制功能进行了集成,提高了控制稳定性,增强了系统的柔性。

精密内圆磨削过程的灰色系统模型研究与质量控制系统设计

预报补偿与控制技术是提高精密内圆磨削质量的有效途径。在分析轴承内圈内圆磨削质量的基础上，指出精密内圆磨削过程可视为一典型的灰色系统，灰色系统ＧＭ（１，１）模型将有助于进一步认识内圆磨削过程的本质。建模仿真结果表明，ＧＭ（１，１）模型可以较好地描述工件磨削尺寸误差序列的趋势项，基于此，就可以对内国后削过程实施预报补偿控制。设计了旨在提高轴承内圈内圆磨削质量和效率的控制系统。

基于砂轮进给率和磨削功率的内圆磨削系统分析

分析了将砂轮进给率做为输入参数和磨削功率做为输出参数的内圆磨削系统的动态模型及其传递函数。基于该系统的结构和组成环节,首先确定了系统模型,然后将在不同砂轮进给率下实测的两组功率数据用于系统分析,其中的一组数据用于系统参数的识别,另一组用于验证所识别的参数。以数控化改造的内圆磨床为例,采用ARX和ARMAX方法来识别系统参数,将进给率做为输入、磨削功率做为输出的参数传递路径,分析识别内圆磨削过程的系统传递函数,用于分析数控化改造内圆磨床的稳定性和仿真系统的输出功率的变化规律;通过功率谱密度函数分析磨削过程的系统误差和工件毛坯偏差。分析结果表明输出信号中的干扰(噪声)来源于被磨工件内圆表面的偏心和表面波纹。该分析结果可用于内圆磨削选择进给率参数、分析磨削系统和磨削表面质量的依据。

精密内圆磨削过程建模与质量控制系统

根据建模速度及预报精度,重点分析了内圆磨削过程的时间序列AR(n)模型、离散勒让德多项式L(m,n)模型和用灰色系统理论对内圆磨削过程建模的可能性.计算机的模拟结果证明:AR(n)模型、L(m,n)模型和灰色模型GM(1,1)均可适于内圆磨削过程.在此基础上,设计了旨在提高轴承内圈加工质量和生产率的质量控制系统.

精密内圆磨削质量控制系统设计

本文阐述了精密内圆磨削质量控制系统的原理。指出：质量控制系统实际上是轴承内圈加工的生产自动线，它主要用于控制轴承内圈内孔的粗磨及精密工序，旨在提高其生产效率及加工质量。质量控制系统的核心是基于８０９８单片机的质量控制计算机（ＱＣＣ）．ＱＣＣ不仅对生产线实施顺序控制，而且还完成对工件的采样、建模及预报控制。文中给出了ＱＣＣ有关的硬件设计，并设计了轴承内圈内孔自动测量头。最后本文给出了质量控制系统软件设计框图。

精密内圆磨削过程的神经网络模型的研究

建模、预报与控制是提高精密内圆磨削质量的一个重要方法。由于内圆磨削过程极其复杂,难于建立常规的数学模型。本文重点探讨用神经网络模型描述内圆磨削过程,分析了神经网络模型的特点,介绍了BP算法,并针对内圆磨削轴承内圈内孔的实例,设计了一种3层网络模型,给出了计算机仿真结果,指出:合理选择输入节点及隐节点将加速网络的收敛。最后强调:神经网络真正用于实时建模与控制还有待手相关硬件的发展与应用。

轴承配对形式对高速内圆磨削主轴性能的影响

通过对包含滚动轴承特性在内的主轴系统横向微分运动进行分析,确定出支承轴承配对形式对高速内圆磨削主轴临界转速和轴端刚度产生的影响关系,并给出了在电主轴实际应用中支承轴承配对形式的选择原则。

内圆磨削参数优化的模拟计算分析

借助于工件磨削区域的分割和砂轮表面的离散化处理,建立了一种新的内圆磨削模拟计算模型。算例表明,该模型简单、适用,可作为磨削参数优化选择的有效分析工具。