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凸轮轴磨削规定曲线的改进分析

作者:天乙数控机床时间:2022-01-21950次浏览

信息摘要:

提高磨削加工精度的方法。即对各联动轴指令随时间的变化关系曲线(本文称为指令曲线)进行优化,同时保持各轴之间的联动关系不变。寻找一条*优指令曲线,在满足一定生产率的前提下,使金属磨除率的波动,伺服轴速度、加速度及加速度变化率尽可能小,同时使输入曲线的频率成份尽可能单一。这种情况下,可以在生产率不变

 提高磨削加工精度的方法。即对各联动轴指令随时间的变化关系曲线(本文称为指令曲线)进行优化,同时保持各轴之间的联动关系不变。寻找一条*优指令曲线,在满足一定生产率的前提下,使金属磨除率的波动,伺服轴速度、加速度及加速度变化率尽可能小,同时使输入曲线的频率成份尽可能单一。


  这种情况下,可以在生产率不变,不改变硬件的基础上提高精度。凸轮轴的成形运动由砂轮架的往复直线(X轴)运动和工件的旋转运动(C轴)构成。本文主要考虑以下几个因素对加工精度的影响:磨削点线速度,伺服轴的速度、加速度及加速度变化率,指令曲线的频率成份等。从提高磨削加工精度的角度来考虑,磨削点的线速度的变化应尽可能的小,伺服轴的速度绝对值不能过大,加速度和加速度变化率的绝对值应当小,输入曲线的频率成份应尽可能少,如不能减少输入曲线的频率成分,则高频成份的幅值应尽可能小。以上诸多因素是彼此关联的,其中一项减小可能引起另一项增加,必须对以上所有因素进行综合考虑才有可能得到一个比较好的结果,同时还必须考虑一些实际磨削加工过程中影响磨削加工精度的其它因素。


  系统共制定有8个性能指标,通过加权相加合成统一的目标函数。对指令曲线优化的目的是使式*小,从而使各个因素对磨削加工精度的影响*小。综上所述,系统的优化模型写成min(F(a1,a2,…an)其中,待优化的参数,为确定指令曲线的参数。使式*小化,寻找*优由a1,a2,…an表述曲线,使影响磨削加工精度的消极因素减小,从而达到提高加工精度的目的。指令曲线的描述用函数表达满足一定约束条件的曲线簇,本文称之为曲线的描述。也就是用式中待优化的参数a1,a2,…an来表达一组曲线,表达方式应当简单,能够逼近任意形状的曲线。本文采用较为简单的多项式表达。


  优化结果及对磨削精度的影响本文中优化对象较为复杂,所以采用遗传算法进行。本文为了方便比较工件恒线速度磨削、恒角速度磨削和优化后的结果进行比较,选用相同的凸轮轴型号和相同的加工效率,加工时工件平均转速为1r/s,选用的为无锡某凸轮轴厂的凸轮轴。在优化之前,必须确定目标函数中的权参数。各项权参数主要是依据实测各项加速大小及伺服电机的参数来大致确定的。采用七次多项式对C轴的指令曲线进行描述。考虑到磨削加工此型号的凸轮轴时,磨削点的线速度变化相对较小,加速度相对较大,加速度和加速度的变化率将成为主要考量的因素,暂不考虑其它因素对磨削加工质量的影响,另外考虑量纲的影响,选定的主要的几个参数如下:A=0.5,B=1,C=1,D=0.001,E=0.001,F=1,G=1,H=0指令曲线经优化后,伺服轴的速度、加速度及加速度等动力学指标发生了变化。C轴的*大加速度与恒线速度磨削时相比,大为减小,仅为工件恒线速度磨削时的5%。角加速变化率减小更多,X轴加速度也有近30%的减小,将减小磨床砂轮架系统刚性不足而造成的误差。指令曲线的高频率成份所占比重大幅减小。*大速度有所上升,但速度依旧很低。磨削点的线速度有一定的变化,*大*小速度之比为1.34。

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