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基于砂轮径向振动主动控制的ELID内圆磨削研究

作　者: 李秦峰
导　师: 任成祖
学　校: 天津大学
专　业: 机械工程
关键词: 在线电解修整内圆磨削砂轮径向振动主动控制
分类号: TG580.63
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

内圆磨削由于其磨削条件差，导致加工精度及效率很难得到保证，因而通常在磨削后还需安排珩磨、研磨或抛光等工艺，不仅降低效率而且增加成本。在线电解修整（ELID）磨削由于对砂轮的在线修整性，能够保证不大量增加成本的前提下提高精度及效率。本文在原有内圆磨床的基础上设计安装了包括修整电极、导电砂轮等ELID专用装置，并采用LabVIEW完善了数控程序、监控采集程序，成功将ELID技术应用到轴承套圈的内表面磨削中。轴承套圈内表面的磨削加工中，砂轮径向振动将严重影响加工质量。而ELID磨削过程中砂轮表面生成的氧化膜由于其自身的内耗作用，能够对外部振动进行一定程度的抑制，因而氧化膜的状态将直接关系到ELID磨削的加工质量。本文首先基于氧化膜状态的主动控制方法，研究了氧化膜处于不同状态下，占空比调节量的变化对砂轮径向振动的影响规律，试验结果表明不论氧化膜处于哪种状态，振动均随着大脉冲占空比调节量的减小而不断增加，并且当氧化膜越薄、致密性越差，振动的增加趋势也越来越大。然后，在上述规律的基础上针对不同氧化膜状态设计了一系列的模糊控制策略及神经网络PID控制策略。最后采用这两种主动控制策略，进行了基于砂轮径向振动主动控制的ELID内圆磨削，试验结果表明主动控制方法可以将振动维持在设定目标值附近，保证磨削的稳定进行。当振动设定值较高时，可以得到较差的表面质量和较高的材料去除率；当振动设定值较低时，可以得到较好的表面质量和较低的材料去除率。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章绪论  7-16
  1.1 本文的研究背景及研究意义  7-8
  1.2 在线电解修整（ELID）内圆磨削的系统组成及基本原理  8-11
  1.3 ELID 磨削的研究概况  11-14
  1.4 本文的主要研究内容  14-16
第二章 ELID 内圆磨削系统的设计  16-31
  2.1 内圆磨床的基本组成及参数  16-17
  2.2 ELID 内圆磨削系统的硬件设计  17-20
    2.2.1 砂轮修整装置的设计  17-20
    2.2.2 导电砂轮的设计  20
  2.3 ELID 内圆磨削系统的软件设计  20-28
    2.3.1 主监控功能  21-22
    2.3.2 内圆磨削功能  22-25
    2.3.3 步进功能  25-26
    2.3.4 回零功能  26-27
    2.3.5 主动控制功能  27-28
  2.4 砂轮径向振动检测系统及表面质量检测装置  28-30
  2.5 本章小结  30-31
第三章砂轮径向振动的主动控制策略  31-44
  3.1 砂轮径向振动的控制方法  31-33
  3.2 砂轮径向振动与氧化膜状态的关系规律  33-37
    3.2.1 规律试验的设备及条件  33-34
    3.2.2 试验步骤及结果分析  34-37
  3.3 砂轮径向振动的主动控制策略  37-43
    3.3.1 采用模糊控制设计的主动控制策略  37-41
    3.3.2 采用 BP 神经网络 PID 控制设计的主动控制策略  41-43
  3.4 本章小结  43-44
第四章砂轮径向振动的主动控制试验  44-55
  4.1 主动控制试验的设备及条件  44-46
    4.1.1 工件的材料特性及装夹方式  44-45
    4.1.2 试验设备及条件  45-46
  4.2 ELID 内圆磨削砂轮的修整  46-47
  4.3 试验过程及结果  47-54
    4.3.1 模糊控制的试验过程及结果  47-50
    4.3.2 BP 神经网络 PID 控制的试验过程及结果  50-53
    4.3.3 试验结果分析  53-54
  4.4 本章小结  54-55
第五章结论与展望  55-57
  5.1 本文的主要结论  55
  5.2 研究展望  55-57
参考文献  57-61
发表论文和参加科研情况说明  61-62
致谢  62

基于砂轮径向振动主动控制的ELID内圆磨削研究

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