凸轮非圆磨削技术的分析与实现

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1、上海大学焉士学位论文效率、降低磨削成本的工序集中式的柔性磨削加工新工艺新方法也就自然成为当今磨削技术发展的重要方向。大功率低速凸轮是柴油机的关键部件，需求量大，种类众多．加工精度要求高。国内目前对凸轮普遍采用传统的靠模仿形磨床来加工．靠模仿形的加工原理是凸轮和靠模固定装配在一起。绕头架主轴中心同步回转．在靠模的驱动下，摇架以及装在摇架上的工件和靠模均绕摆动中心作往复摆动．砂轮作切入运动，回转和摆动连个运动和合成．来形成凸轮型面。传统的靠模仿形唐削加工，加工工艺复杂。一般使用的是普通砂轮，随着砂轮直径的变化和靠模的磨损，此加工方法在理论

2、上就存在着加工精度难以保证、加工效率低等缺点。仿形靠横凸轮磨床价格便宜所以在精度要求不是很高的场合应用广泛．但是在加工不同类型的凸轮时，须根据凸轮的特点制作专用靠模，安装调试非常麻烦。图lI为凸轮靠模磨床．以及加工低速大功率柴油机用燃油凸轮的情况。圈i．i(I)靠模凸轮磨床整体圈1_I∞正在加工糖油凸轮针对传统的靠模仿形的磨自0方法的一些缺点，一种新型工序集中式的凸轮磨削方法一非圆唐削方法随着唐削技术和数控技术(特别是伺服驱动和控制技术)的发展而出现。所谓非圆磨自Ⅱ方法．又称为c—x同步磨削技术，是指磨床头架(c轴)带动工件旋转，磨床

3、砂轮架运动(x轴)根据指令随动跟踪进行磨削的一种技术．它既能加工圆形工件又能加工非圆工件，如各种凸轮、偏心轴、曲轴和各种曲面及多边形零件。奉课题对现有加工凸轮类异形零件存在的问题。深入系统地研究这种新型的磨削方式。非圆磨削方法与普通的凸轮磨削相比。不仅适用范围广，柔性好，而且使加工工艺简单化，是凸轮唐削加工的发展方向。图1．2为采用非圆磨削方法加工的大型凸轮非圆磨床。上海大学甄士学位论文122研究意义图1．2大型凸轮非圆磨床随着我国汽车业和造船等工业的发展，各种柴油机的产量越来越大，质量要求也越来越高。凸轮是汽车发动机和柴油机进、捧气

4、系统的关键零件之一，需求量大，种类众多，要求的加工精度高，整十进、捧气系统都是由凸轮驱动的，其加工的精度对发动机和柴油机的性能起着决定性的作用。由于凸轮具有形状复杂、刚性差、加工精度要求高等特点，一直是柴油机零部件制造的难点之一。大功率低速柴油机凸轮是柴油机的关键部件，据资科表明国内各大造船厂至今仍采用传统的靠模方式加工大功率低速柴油机凸轮，这种加工方式效率低下，且加工精度不高。随着柴油机性能的提高，传统的靠模方式已经不能满足新型大功率排气、燃油和示功凸轮的加工，且只能加工较小尺寸凸轮。目前我国大型凸轮都是进口为主，大型凸轮进口价格昂

5、贵。为了实现大型凸轮的国产化，我们与上海市机床厂合作采用非圆磨削技术，在西门子840D数控系统基础上开发大型凸轮非圆磨床，该磨床可解决我国大型凸轮依赖进口的问题．提高我国船舶工业的综合实力。本课题的研究是开发设计新型大功率低速柴油机凸轮磨床的关键技术，为实现各种大功率低速柴油机高精度凸轮的磨自Ⅱ加工提供新方法，对促进我国船舶工业及机械制造业的发展有重要的理论意义和实用价值。1．系统地研究分析非圆磨削的原理和方法，为开发新一代大功率低速柴油上海大学硕士学位论文机凸轮磨床提供可靠的理论依据由于起步较晚，投入不足，我国在数控凸轮磨削方面的研

6、究较少，对于大功率低速柴油机凸轮片的研究就更少了，这就导致了我国大型凸轮磨床的制造水平较低，产品只有从国外全进口，所以本课题的研究对于提高大型凸轮磨床的磨削质量和磨削效率方面具有非常重要的现实意义，为开发新型大功率低速柴油机凸轮磨床提供了可靠的理论依据。2．本课题的研究将有利于我国船舶工业的发展大型凸轮是船用柴油机的关键零件，而柴油机是船舶的核心。提高大型凸轮的加工精度和生产效率，降低生产成本，这对于大型凸轮的国产化以及我国船舶工业的发展具有极其重要的意义。3．为其他类似零件的加工提供新思路凸轮零件形式多种多样，应用也极其广泛。本课题

7、虽是针对大功率低速柴油机用凸轮磨削进行研究和试验，但对其他非圆类零件加工也有很好的借鉴作用。1．3国内外研究概况1．3．1国外研究概况非圆磨削法是一种新型的非圆类异形零件的磨削方法，其磨削原理和具体实现方式等方面的研究工作引起了国内外科技工作者的重视，相关公司和研究机构开展了一系列的探索与实践，并在最近几年取得了突破性的成果，几家公司还推出了产品化的凸轮轴非圆磨床。勇克(JUNKER)公司【6l】展出了基于非圆磨削原理设计的JUCAM5002型凸轮轴磨床，该磨床采用CBN砂轮，砂轮直径350--500mm，砂轮的磨削速度可达到140m

8、／s，采用CNC控制，x轴的精度可控制在0．0001mm，一次装夹可依次磨削主轴颈和桃形凸轮。JUCAM5002／10型凸轮轴磨床有两片砂轮，可以同时磨削两片相位相同的凸轮，在展示会上磨削了一根8片凸轮的凸轮轴，磨削时间