High productive technique for polishing free surface with elastic ball type wheel on grinding center

Polishing is an important finishing process in die and mold manufacturing. Hand polishing takes long time and much labor. Efforts are made to automate the polishing process while keeping accuracy. Recently grinding centers have been developed, which are used for free surface polishing in the present work. The new polishing technique applies the same cutting locus as used in the cutting process to remove only cusp height effectively, keeping the form accuracy generated in the cutting process.

SUPPORT SYSTEM FOR FREE SURFACE GRINDING BASED ON PATCH DIVISION

To obtain accurate forms and surfaces in free surface grinding, it is important to provide grinding conditions suitable for a curved surface. A grinding support system for the free surface （GSX-F） is proposed to help the operator grind a free surface with the high accuracy and the high productivity. To succeed in free surface grinding, the property of a ball type wheel must be known. Therefore, a basic study of free surface grinding with a ball type wheel is carried out based on the grinding center （GC）. Some working points for achieving sufficient accuracy in free surface grinding are discussed. GSX-F is constructed using the patch division method and is used to test grinding. Reasonable results are obtained.

导轨结构化表面的拓扑磨削的仿真研究

为磨削出机床滑动导轨结构化表面,依据刮研导轨表面的技术要求,提出方形、菱形和月牙形3种导轨花纹;依据25 mm×25 mm导轨表面上的高点个数和面积占比的限定,设计出机床滑动导轨的结构化表面;根据磨削导轨结构化表面的创成条件,建立结构化表面与结构化砂轮间的拓扑映射矩阵,设计相应的结构化砂轮;通过MATLAB进行磨削运动学仿真获得磨削参数对表面形貌的影响规律。研究结果表明:合理选取砂轮转速、工件进给速度和磨削深度等参数,采用拓扑磨削的方法可以在工件表面磨削出满足导轨表面要求的结构化表面;随着磨削深度的增大,导轨花纹长度与宽度增大,高点所占面积比减少。

圆锥滚子球基面的立式无磁磨削

圆锥滚子立式球基面无磁磨削具有效率高、导盘不偏载且方便多工位布局的优点,在滚子制造领域日益受到重视。针对该磨削方式,分析了球基面的磨削成形原理、砂轮轴线与滚子公转轴线错位的必要性、隔离盘转速波动及其影响等,结果表明:该磨削方式不存在原理性加工误差,其砂轮轴线与滚子公转轴线有必要错位,从而使砂轮工作面由球面变为圆环面,实现了滚子球基面的线接触磨削;隔离盘转速存在波动,将进料管设置在距离磨削区尽量远的位置并对隔离盘设置转动阻尼,有利于避免隔离盘转速波动产生的负面影响。

圆锥滚子圆弧凸度无心贯穿式包络法磨削

为提高圆锥滚子凸度磨削精度,提出一种圆锥滚子凸度无心贯穿式包络法磨削方法,将砂轮修整为凸圆弧廓形,将导轮修磨成其半径按凹曲线变化,使滚子在曲线轨迹贯穿过程中凸度曲线始终与砂轮圆弧廓形相切,从而实现滚子凸度形状的包络法磨削成形。并针对单一圆弧滚子凸度,阐述了滚子凸度包络法磨削的原理和优点,给出了砂轮廓形圆弧半径和导轮轴向廓形(导轮半径变化曲线和导轮形面轴向截形角)的计算方法。

钢轨打磨接触线模型研究

为了对钢轨打磨环境中砂轮磨粒与钢轨的接触线进行准确描述,基于磨削基本原理,本文提出一种接触线数学分析模型。首先根据砂轮与钢轨的几何接触关系获得接触线轨迹,然后与传统端面磨削接触线模型进行对比分析,最后对分析模型中主要影响因素对接触线长度的影响规律进行研究。结果表明:利用对本文模型中打磨车速度与打磨砂轮转速比的优化可以实现对打磨砂轮钝化速度的有效控制,从而可以使接触线长度最小来充分发挥砂轮磨粒的磨削性能,同时通过分析打磨砂轮半径与接触线长度的关系,也可以从理论上为杯形砂轮的内外径选择提供参考。

基于提高成形磨削效率和精度的接触线优化

针对成形磨削斜齿轮过程中存在的磨削效率较低和齿向修形扭曲问题,从成形磨削原理出发,求解出砂轮与齿面之间的接触线,通过分析其性质,总结出磨削参数对接触线的影响规律,得到砂轮安装角度对接触线的影响占主要地位的结论。根据所得规律,研究成形磨削斜齿轮磨削效率、精度与接触线之间的关系。在不受磨削干涉影响的条件下,采用数值模拟算法对影响接触线形态变化的砂轮安装角度进行优化,并通过调整砂轮安装角度来控制接触线形态,从而实现对接触线的优化。实例分析表明,该优化方法可有效提高磨削加工的效率和齿向修形精度。

基于声发射信号的砂轮钝化在线检测方法

提出了一种基于声发射信号的砂轮钝化在线检测方法,该方法利用BP神经网络建立磨削声发射(AE)信号幅值变化特征量与砂轮钝化状况之间的非线性关系模型,并利用实验数据对该模型进行训练测试,训练获得的模型可用于在线检测小批量、多品种磨削条件下砂轮的钝化状况。实验结果表明,该方法能够准确地在线检测砂轮的钝化程度,具有很高的实用价值。

齿轮成形磨削砂轮廓形优化研究

砂轮廓形优化对齿轮成形磨削精度和效率的影响至关重要。从齿轮端面建立了完整齿廓数学模型,其中非渐开线过渡部分采用圆弧曲线,利用无瞬心包络法求解了磨削一个齿槽的完整砂轮廓形,推导了左右固定弦齿间点解析式。调整了砂轮安装角以改变砂轮与工件的左右齿面的接触线形状和位置,使左右更对称;调整了固定弦齿间点在齿面上的位置,使之靠近分度圆,接触线分布集中,发散小。基于线性加权和法建立了多目标优化模型,以磨削效率高、左右接触线对称、单齿接触线长度最短为优化目标,利用MATLAB开发优化程序对砂轮廓形进行了优化。通过实例计算验证了调整砂轮安装角和固定点位置对砂轮廓形优化的有效性。

径注式砂轮在线液体平衡装置的设计

提出一种径注式砂轮在线液体平衡装置，它不仅解决了砂轮在线实时平衡的技术难题，而且也克服了目前端注式液体平衡装置体积大、平衡腔体的平衡能力不一致的缺点。在实践中得到应用和推广。

基于计算机视觉的砂轮磨损状态的在线检测

介绍了数字化曲线点磨削在线检测系统的组成和原理;采用图像拼接算法对采集到的多幅工件重叠图像进行处理;运用数学形态学边缘检测算子提取边缘得到工件的实际加工曲线,并与理论曲线作比较,从而分析出砂轮的磨损状况,获得砂轮的磨损量。实验结果表明本文所提出的方法是有效可行的。

基于神经网络的磨削砂轮状态的在线监测

利用声发射 (AE)传感器和功率传感器为信号源 ,固定时间间隔内的声发射信号幅值增量累加及砂轮碰撞破碎时电机功率信号的陡变为砂轮状态识别的特征值 ,应用BP神经网络建立信号特征值与砂轮状态之间的非线性关系模型 ,可以为小批量、多品种产品磨削加工中砂轮状态的智能化在线监测提供准确有效的途径·测试结果证明了该系统的可行性 ,为磨削加工实现智能控制奠定了基础 。

基于信息融合的精密磨削砂轮磨损状态在线识别方法研究

高质量非球面光学元件批量制造是目前精密磨削技术力求实现的目标。为了提高非球面光学元件精密磨削的加工效率,必须在加工过程中动态识别砂轮磨损状态,在砂轮接近或达到寿命周期时对其进行修整。寻求一种经济可行的方式,实现砂轮寿命周期在线评估,利用声发射、砂轮振动、磨削力等多种类型加工过程信号,提取和选择能够全面、灵敏反应砂轮磨损状态的特征,基于Dempster-Shafer证据理论,进行多源信息融合,实现精密磨削砂轮磨损状态在线识别。

基于轮轨滚动接触稳态特性优选客货列车共线铁路钢轨打磨廓形

基于客、货车车轮镟修踏面和京广线上的3种钢轨打磨廓形,采用mixed Lagrangian/Euler方法建立三维轮轨滚动接触稳态模型,分别计算和分析客、货车车轮镟修踏面与这3种钢轨打磨廓形接触时的轮轨滚动接触稳态特性。结果表明:在轮对对中的情况下,钢轨轨头接触区曲率半径越小,则轮轨接触角越大,且客车的轮轨接触角大于货车的;在不考虑横移的情况下,轮轨接触角在一定范围内变化时,轮轨接触角越大,轮轨接触斑内蠕滑力、蠕滑率的最大值也越大;客、货车镟修踏面与打磨廓形1接触时,接触斑内蠕滑力和蠕滑率的最大值小于其他2种打磨廓形,即打磨廓形1的车辆运行稳定性更好,但轮轨之间的力学性能较差;客、货车镟修踏面与打磨廓形2接触时,接触斑内蠕滑力和蠕滑率的最大值大于其他2种打磨廓形,即打磨廓形2的车辆牵引性能较好,但更容易发生蛇形失稳;客、货车车轮镟修踏面与打磨廓形3接触时,接触斑内蠕滑力和蠕滑率的最大值均介于其他2种打磨廓形之间,可同时保证车辆的牵引性能和运行稳定性,因此打磨廓形3在这3种钢轨打磨廓形中为最优。

激光在线修整青铜金刚石砂轮数值仿真与试验

为了研究声光调Q YAG脉冲激光在线修整青铜结合剂金刚石砂轮,采用数值仿真和试验相结合的方法,在考虑金刚石石墨化过程的基础上,通过有限元数值模拟的方法建立了3维单脉冲激光烧蚀金刚石磨粒的数学模型和传热模型,研究了脉冲激光参量(离焦量、脉宽和激光功率)对金刚石磨粒去除厚度的影响规律,为激光修整参量选择提供了指导。结果表明,激光功率、脉宽和离焦量是影响脉冲激光金刚石磨粒去除厚度的最直接的因素,金刚石磨粒去除厚度随着激光功率的增加而变大;随着脉宽的增加而减少;随着离焦量的增加而减少。借助CCD和激光三角位移测量仪对砂轮表面跳动进行在线监测、采用闭环控制系统控制Q开关,实现了砂轮的在线修整,获得了良好的地形地貌,降低了砂轮圆跳动度误差,达到良好的修整效果。

刀具螺旋槽成形原理及其计算机模拟

根据微分几何和无瞬心包络原理 ,将砂轮视作由无数个截圆组成并由所有截圆沿着工件做螺旋运动包络出刀具的螺旋槽 ,并在此理论基础上开发了螺旋槽模拟软件 ,得出螺旋槽刃磨参数 。

铸铁超硬砂轮的超精密镜面磨削

铸铁结合剂具有与磨料结合强度高、保形能力好的特点。介绍了在线电解修整铸铁粘结超精细金刚石、ＣＢＮ砂轮技术以及在平面磨床上进行超精密镜面磨削时，机床的改装、电源及电解液的要求，砂轮整形以及加工工艺问题。

砂轮在线监测技术及发展趋势

砂轮在线监测是实现高精高效磨削、精密复杂型面磨削、自动化智能化磨削的关键因素。介绍几种砂轮在线监测技术的技术现状,即激光功率谱技术、电机功率监测技术、光学投影技术、振动监测技术、CCD图像监测技术、声发射监测技术、多传感器监测技术、基于网络专家系统等,分析其存在的问题,并针对今后的研究方向提出几点看法。

锥面砂轮磨齿机磨削斜齿轮时的构形原理及误差特征

基于渐开线螺旋面上的特征线族,研究了锥面砂轮磨齿机磨削渐开线斜齿轮廓面的构形原理,并进行了误差特征分析。

GC杯形砂轮修整碟形金刚石砂轮实验研究

本文对GC杯形砂轮修整树脂结合剂碟形金刚石砂轮进行了实验研究 ,实践了一种新的端面修整方式。实验从磨削几何学的角度研究了杯形砂轮端面修整金刚石砂轮端面的影响 ,分析了端面磨削时接触弧长的特点 ;对不同主轴转速、砂轮参数、进给速度几方面做了对比试验 ,结果表明 :GC杯形砂轮对超硬磨料砂轮有良好的修整作用 ,并以脱落的GC磨粒对结合剂桥的冲击与研磨为主要方式 ;修整效率决定于GC粒度、主轴转速 ,在粗粒度、中等转速下修整效率最高 ,进给速度对修整效率影响不大 ;在磨削过程中 ,应根据其他参数的变化调节GC砂轮与金刚石砂轮的中心偏移量H ,偏移量小 ,修整效率高。