專利名稱：凸輪切點跟蹤磨削的速度控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種凸輪切點跟蹤磨削的速度控制方法。
背景技術(shù)：
切點跟蹤磨削法是一種工序集中式磨削加工方法，其工作原理是通過控制工件的旋轉(zhuǎn)運動(C軸)和砂輪的橫向進給運動(X軸)，使砂輪外圓與工件被加工表面輪廓始終相切，從而實現(xiàn)工件表面的加工。凸輪切點跟蹤模型如

圖1所示，切點跟蹤磨削法運動模型由兩部分組成頭架(凸輪)的變速轉(zhuǎn)動和砂輪架的往復跟蹤運動。基于磨削點線速度恒定的頭架變速回轉(zhuǎn)控制是為了追求恒磨削率，提高磨削精度，但恒線速磨削時，聯(lián)動軸的運動變得復雜，瞬時速度或加速度可能過大，因此對砂輪架橫向進給和頭架旋轉(zhuǎn)軸的伺服系統(tǒng)的控制精度的要求很高。砂輪架的橫向進給可以采用精度高、響應快的直線電機，而頭架仍采用旋轉(zhuǎn)電機，加速度過大時，電機不能快速的響應，頭架旋轉(zhuǎn)速度將受到影響，同時也會影響加工表面質(zhì)量。若為了保證精度，降低頭架旋轉(zhuǎn)速度，這同時也降低了生產(chǎn)效率；若要提高效率，追求恒線速度，在機床性能不能滿足要求的情況下，則會影響工件精度。另一方面， 數(shù)控編程實現(xiàn)頭架旋轉(zhuǎn)速度控制時，采用樣條插補擬合轉(zhuǎn)速，會導致工件表面有明顯振紋， 影響表面質(zhì)量，而且頭架速度較小，加工效率較低。采用多項式插補，則可以改善表面波紋度，有效減小振紋，并提高加工效率。但在使用多項式插補時，參數(shù)選擇則非常關(guān)鍵，參數(shù)選擇的不合適，無法提高頭架旋轉(zhuǎn)速度，甚至會對凸輪的加工質(zhì)量不利。因此如何綜合考慮各方面因素，改變頭架旋轉(zhuǎn)速度和求取合理的多項式參數(shù)成為改善加工零件的精度和表面質(zhì)量的關(guān)鍵問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對已有技術(shù)的不足，提供一種凸輪切點跟蹤磨削的速度控制方法，有效改善凸輪表面的波紋度，提高加工效率，為達到上述目的，本發(fā)明的構(gòu)思是針對局部加速度過大的頭架旋轉(zhuǎn)速度，用三角函數(shù)逼近的方法改善頭架旋轉(zhuǎn)速度，并且根據(jù)凸輪升程變化最大值的不同，合理選擇多項式參數(shù)，用多項式插補定義頭架旋轉(zhuǎn)速度曲線，數(shù)控加工程序控制頭架旋轉(zhuǎn)速度。該方法針對加速度過大段的頭架旋轉(zhuǎn)速度進行修改，整體仍基本遵循磨削點線速度恒定的頭架變速回轉(zhuǎn)控制規(guī)律，解決了恒線速度磨削時，頭架旋轉(zhuǎn)加速度過大，頭架旋轉(zhuǎn)軸不能準確的跟蹤輸入曲線，影響凸輪表面精度的問題；通過多項式插補定義頭架旋轉(zhuǎn)速度，綜合考慮求取參數(shù)的準確性和計算的簡便性，選擇合適的參數(shù)
范圍PL和系數(shù)矩陣Γ汁算出合理
的頭架轉(zhuǎn)速多項式系數(shù)，并將多項式系數(shù)用于數(shù)控加工程序的編制，實現(xiàn)頭架的速度控制。為便于理解本發(fā)明的技術(shù)方案，先作原理推導如下 凸輪切點跟蹤磨削的幾何模型
權(quán)利要求
1.一種凸輪切點跟蹤磨削的速度控制方法，其特征在于具體操作步驟如下 將初始化參數(shù)輸入計算機:r、ne、mm力基圓半徑，rs為滾子半徑，K為砂輪半徑，凸輪轉(zhuǎn)角為φ，頭架旋轉(zhuǎn)速度為 ，滾子中心轉(zhuǎn)角為d磨削點轉(zhuǎn)角為Λ升程方程為、礙是恒線速度，^ 是限定的最大加速度，計算任意凸輪轉(zhuǎn)角P對應的頭架旋轉(zhuǎn)速度
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凸輪切點跟蹤磨削的速度控制方法，其特征在于上述步驟 (2)中優(yōu)化頭架旋轉(zhuǎn)速度的步驟如下根據(jù)頭架旋轉(zhuǎn)速度，求出頭架旋轉(zhuǎn)加速度，判斷加速度的絕對值大于^iax的第一個凸輪轉(zhuǎn)角區(qū)間為[c，d]；2)用余弦函數(shù)
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凸輪切點跟蹤磨削的速度控制方法，其特征在于步驟(3)中求頭架旋轉(zhuǎn)一周對應的速度多項式系數(shù)的計算流程如下合理選取參數(shù)范圍PL和系數(shù)矩陣f綜合考慮求取參數(shù)的準確性、合理性和計算的簡便性，選擇PL=I，P =[1 0 0 0 ；1 (PL/3) (PL/3)2 (PL/3)3 ； 1 (PL*2/3) (PL*2/3)2(PL*2 O3 ;1 PL PL2 PL3]=[1 0 0 0 ；1 (1/3) (1/3)2 (1/3)3 ；1 (2/3) (2/3)2 (2/3)3 ；1 1 1 1]2)步驟(2)計算得到凸輪旋轉(zhuǎn)一周時，任意凸輪轉(zhuǎn)角對應的頭架旋轉(zhuǎn)速度，為一系列離散點，把這些點分組，4點為一組，上一組的終點即下一組的起點，從第一組開始，頭架旋轉(zhuǎn)速度 為、=[ 1 ；^ 2 ；^ 3 4],A=[aO ；al ； a2 ；a3],根據(jù)「+A= ηψ計算出Α，3)從步驟2)開始循環(huán)，計算下一組，最終求出頭架旋轉(zhuǎn)一周，頭架旋轉(zhuǎn)速度的多項式系數(shù)數(shù)組。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種凸輪切點跟蹤磨削的速度控制方法。此方法對凸輪切點跟蹤磨削中頭架變速運動進行局部修正，采用三角函數(shù)逼近的方法，替代頭架旋轉(zhuǎn)速度變化過大的曲線，并且根據(jù)凸輪升程變化最大值，合理旋轉(zhuǎn)多項式參數(shù)，用多項式插補定義頭架旋轉(zhuǎn)速度曲線。該方法解決了恒線速度磨削時，頭架旋轉(zhuǎn)加速度過大的問題，只是針對加速度過大段的頭架旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速進行修改，整體仍基本保持基于磨削點線速度恒定的頭架變速回轉(zhuǎn)控制模型；通過多項式插補定義頭架旋轉(zhuǎn)速度，綜合考慮求取參數(shù)的準確性和計算的簡便性，選擇合適的參數(shù)范圍PL和系數(shù)矩陣，計算出的多項式系數(shù)較合理，彌補頭架表面有振紋的缺點，并提升頭架旋轉(zhuǎn)速度，提高加工效率。
文檔編號B24B49/00GK102198632SQ20111005826
公開日2011年9月28日 申請日期2011年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月11日
發(fā)明者何永義, 吳曉健, 姚晟靖, 姜志波, 李靜, 沈南燕, 蔡曉敏 申請人:上海大學