【導(dǎo)讀】計(jì)及仿真運(yùn)動(dòng)分析。性能一致，從而保證了珩磨網(wǎng)紋的整齊清晰，獲得理想的珩磨表面微觀結(jié)構(gòu)。

　　

【正文】 析。 )(2 111 PPaCXAq Sdtlt ???? ? () )(2 112 PPaCXAq sdtlr ????? ?? () 式中 dC —— 流量系數(shù) 21,aa —— 比例閥開口面積 ， 且 21:aa =2:1 ? —— 活塞兩側(cè)有效作用面積，即 rt AA?? 由系統(tǒng)分析可知，當(dāng)活塞 M 向運(yùn)動(dòng)時(shí) sPP?3 ，在這里 53 PP? 引入 rt AAa ?? 則有： 張貴珍：珩磨機(jī)雙進(jìn)給主軸設(shè)計(jì) 22 rrt AAA ?? ??? 1 () ????? ???? 1。1 tr AA () 液壓缸的操作力為： gMPAPAF trlt ??? 3 () 將式（ ）代入式（ ），得： gMPPF tst ????? ????? 11 () ? ??? ? ????? 1)1( gMPFP tst () N 向運(yùn)動(dòng)分析 N向運(yùn)動(dòng)：按四邊滑閥控制液壓缸的原理對(duì)本狀態(tài)下的系統(tǒng)進(jìn)行分析。關(guān)系式可通過類似的推導(dǎo)求得 （ 注：下面式中 P為圖 52中的壓力點(diǎn) P1， P2為圖 52中的壓力點(diǎn) P4。 ） 111 2 PaCXAq dtt ???? () )(2 222 PPaCXAq sdtr ???? ? () 121 212 P PPAAqq str ?????（其中 21 2aa ? ） () 設(shè) : 12 PPPl ?? () 與式（ ）聯(lián)立，得 21 41 ???? ls PPP () 222 41 4????? ls PPP () 將式（ ）、（ ）分別代入式（ ）、（ ），得 2211 412 ?? ???? PPaCq sd () 銅陵學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 2222 41 )(42 ??? ? ??? lsd PPaCq () 式（ ）、（ ）為 N向運(yùn)動(dòng)時(shí)的流量與面積比 ? 、兩側(cè)壓力差 lP 之間的關(guān)系式。 將式（ ）、（ ）、（ ）代入 gMPAPAF tlrt ??? 2/ gMPPgMPPPPFtsltlsls????? ???? ?????????222222/41)41)(1()41(4114141?????????????? () 得 : )41( )1]()41)([( 32/?? ???? ????? stl PgMFP () 主軸往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度比： stsstPgMFPPgMFVV????????? )1)((1)41()1]()1)([(1411 32/221???????????? () 式中： ??trAA? ； 21256 mmAA rt ???? ； kgMt 60? NFFFF tr 4000~0/ ???? MPaPs ? 將上述數(shù)個(gè)值代入式 （ ） ，計(jì)算所求得的速度比曲線為圖 53。 張貴珍：珩磨機(jī)雙進(jìn)給主軸設(shè)計(jì) 24 0 500 100 0 15 00 2021 25 00 3000 35 00 4 000 4500 50 001 . 0510 . 950 .90 . 850 .8F ( N)V /V2 圖 53 不同負(fù)載力的速度比曲線 由仿真圖形表明：當(dāng)負(fù)載力不確定或變化時(shí)，主軸往復(fù)運(yùn)動(dòng)是有一定差異的，這就給速度特性的補(bǔ)償造成了一定的麻煩。也就是說，如果理論上不能很準(zhǔn)確的確定和計(jì)算出負(fù)載力，那么也只有在實(shí)踐中采用試湊的方法來調(diào)整往復(fù)運(yùn) 動(dòng)速度。 速度特性的補(bǔ)償 由于珩磨機(jī)主軸 往 復(fù)運(yùn)動(dòng)速度的差異對(duì)珩磨工件的加工質(zhì)量影響很大，故在生產(chǎn)實(shí)踐中要求往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度相等或差異很小，需對(duì)這一差別進(jìn)行補(bǔ)償。 開環(huán)系統(tǒng)的補(bǔ)償 對(duì)往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度差異大小要求不是很高，可根據(jù)電液比例系統(tǒng)的組成，選用開環(huán)控制系統(tǒng)，調(diào)整輸入比例放大器的電氣信號(hào)來達(dá)到速度補(bǔ)償?shù)哪康?。選用力士樂 VT3000S30型雙路比例放大器， R1為 M 向運(yùn)動(dòng)的輸入信號(hào)調(diào)整電位器， R2為 N向運(yùn)動(dòng)的輸入信號(hào)調(diào)整電位器，為達(dá)到速度補(bǔ)償?shù)哪康?，需調(diào)整 R2的輸出電壓大于 R1的輸出 電壓，直到液壓動(dòng)力機(jī)構(gòu)的往復(fù)速度滿足要求為止，但這種方法精度不是很高 。如采用 PLC 或計(jì)算機(jī)控制，對(duì)于輸入放大器的控制信號(hào)，應(yīng)使 N向運(yùn)動(dòng)的輸入電壓為： UN=UM+U 補(bǔ) 閉環(huán)系統(tǒng)的補(bǔ)償 由于比例元件的固有特性 （ 例如死區(qū)等 ） 致使電液比例系統(tǒng)一般用在開環(huán)控制當(dāng)中。在本系統(tǒng)中，如果對(duì)系統(tǒng)的控制性能要求比較高，需采用電液比例伺服閥 （ 高頻響的電液銅陵學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 比例方向閥也稱點(diǎn)液比例伺服閥 ） 作為功率放大元件。如圖 所示的系統(tǒng)，無論是 M 向運(yùn)動(dòng)還是 N 向運(yùn)動(dòng)，建模所得到的傳 遞函數(shù)模型在結(jié)構(gòu)上是相同的，只是模型參數(shù)不同。 M向運(yùn)動(dòng)閥控缸的傳遞 函數(shù)為： )12( 22???hhhlqpssAKrx??? () N向運(yùn)動(dòng)閥控缸的傳遞函數(shù)： )12(2)(222212212?????sssAAAAKxxhhhrpq??? () 為分析方便，取系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型為： )12()(22????sssAKxxsGhhhlqrp??? () 式中， Kq為閥的流量放大倍數(shù)， ξ 為阻尼系數(shù)； ? h為自然頻率。 At為當(dāng)量面積（不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)代表不同值）。對(duì)于閉環(huán)的速度差進(jìn)行補(bǔ)償，首先想到的是進(jìn)行速度反饋補(bǔ)償。液壓比例伺服系統(tǒng)速度補(bǔ)償?shù)南到y(tǒng)方塊圖如圖 54 所示。 圖 54 速度反饋補(bǔ)償方框圖 如設(shè)計(jì)時(shí)保證 K凡 pqr KKK tA ，則上式可簡(jiǎn)化為 fvgt KeX 1? () 即系統(tǒng)的輸出速度只取決于速度反饋系數(shù) ，而與當(dāng)量面積 At無關(guān)。對(duì)于非 對(duì)稱液壓缸的情況，即可以保證其往復(fù)速度是一致的。所以當(dāng)增益 Ks（ 或 Kfv） 一定大時(shí)，可以利用速度反饋的方法消除非對(duì)稱液壓缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)的速度差。從式 可以看出速度反饋校正會(huì)使固有頻率增加，但同時(shí)會(huì)使相對(duì)阻尼系數(shù)下降，這是不希望的 。 KsKu G( s)K sfvK fe i e g X t 張貴珍：珩磨機(jī)雙進(jìn)給主軸設(shè)計(jì) 26 結(jié)論 (1)根據(jù)對(duì)珩磨機(jī)主軸往復(fù)運(yùn)動(dòng)液壓控制系統(tǒng)的靜態(tài)速度特性分析 , 可知閥控非對(duì)稱液壓缸動(dòng)力機(jī)構(gòu)在往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度有很大差別 。 (2)在珩磨生產(chǎn)中要求往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度相等或相近 ,則可根據(jù)實(shí)際情況對(duì)這一速度差進(jìn)行補(bǔ)償 。 (3)針對(duì)電液比例差動(dòng)回路的液壓系統(tǒng) ,可分別 采用開環(huán)系統(tǒng)和閉環(huán)系統(tǒng)的速度補(bǔ)償來滿足控制性能和生產(chǎn)實(shí)踐的要求 。 第 六 章 雙進(jìn)給主軸珩磨機(jī)的應(yīng)用 雙進(jìn)給主軸珩磨機(jī)的優(yōu)點(diǎn) ]6[ 內(nèi)孔精加工中，高去除量、短加工周期的珩磨加工工藝正取代研磨加工工藝。珩磨和研磨之間存在很多年的聯(lián)系，珩磨曾經(jīng)用作一種拋光工藝，僅去除 0. 025 mm 的余量。但如今隨著工藝的發(fā)展，珩磨發(fā)展成為一種高效率的精加工工藝。不僅能改善孔的幾何形狀和表面結(jié)構(gòu)組織，且可以去除鉆削、鉸削和內(nèi)圓磨所產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。珩磨是一種快速高效的內(nèi) 孔精加工工藝，從發(fā)動(dòng)機(jī)到閥等各種零件，應(yīng)用范圍十分廣泛。 珩磨磨粒的切削點(diǎn)很小，并且同時(shí)有許多點(diǎn)進(jìn)行切削，所以不會(huì)產(chǎn)生集中的熱和應(yīng)力，進(jìn)而把對(duì)工件的表面損傷減少到了最小，珩磨后的內(nèi)孔達(dá)到完美的孔形精度。 珩磨是鑄造、澆注、鉆削、鉸削之后的一種精加工工藝，使內(nèi)孔達(dá)到很好的幾何形狀和表面粗糙度。在最近的十幾年內(nèi)，珩磨已發(fā)展成為一種去除量大、切削效率高的內(nèi)孔精加工工藝。粗珩孔徑 25 mm、孔長(zhǎng) 25mm 的硬鋼零件時(shí)，去除量在 0. 4 mm 以上，加工周期為 40s。粗珩后的圓度、直線度、圓柱度均在 ，精珩后均在 mm 之內(nèi)。 珩磨的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是改善了內(nèi)孔的表面結(jié)構(gòu)組織，生成了帶角度的螺旋交叉網(wǎng)紋，形成了具有很好的潤(rùn)滑效果的潤(rùn)滑油膜表面。磨粒的選擇取決于所要達(dá)到的表面粗糙度。表面粗糙度值可達(dá)到 aR ～ aR ～ 。 中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司 388 廠研制開發(fā)的立式雙軸內(nèi)孔珩磨機(jī)，具有珩磨效率高，操作維護(hù)簡(jiǎn)便等特點(diǎn)， 比同類沖程的臥式珩磨機(jī)節(jié)約占地面積 70％ 以上。該珩磨機(jī)最大沖程長(zhǎng) 度 3米，最大珩磨孔徑 300 毫米。由于采用雙工位、雙主軸、雙系統(tǒng)配制，按強(qiáng)力珩磨設(shè)計(jì)，珩磨效率高；采用 PLC 編程控制，沖程數(shù)字設(shè)定，具有短沖程珩磨功能；全液壓操作，選用華德比換向閥，配合力士樂型 A10V 變量柱塞泵，最大限度降低功耗和發(fā)熱，噪音小。該機(jī)采用可編 程 控制器、模擬量輸出行程傳感器等先進(jìn)的電控器件，可實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的功能操作，動(dòng)態(tài)顯示珩磨頭位置，可輸入上、下限行程值，實(shí)現(xiàn)短沖程珩磨功能。該機(jī)可全數(shù)字顯示工作參數(shù)，操作維護(hù)簡(jiǎn)便，珩磨桿采用萬向聯(lián)結(jié)，工件立式裝夾， 磨削銅陵學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 容易排除，較好地解決了臥式珩磨機(jī)珩磨內(nèi)孔劃 傷、變形等質(zhì)量問題，加工件光潔度可達(dá)9級(jí)以上。 寧夏銀川大河數(shù)控機(jī)床有限公司日前開發(fā)研制的 2MK221 6 數(shù)控立式珩磨機(jī)，主軸移動(dòng)采用先進(jìn)的比例伺服控制技術(shù)，主軸的位置和移動(dòng)速度可實(shí)現(xiàn)數(shù)字式編程控制。該機(jī)床采用模塊化設(shè)計(jì)，可適用于各種發(fā)動(dòng)機(jī)缸體孔、缸套孔、液壓閥體孔、活塞環(huán)孔以及各種類型的通孔和盲孔的精密加工。該機(jī)床能單機(jī)使用，又能并入到各類零件的自動(dòng)化生產(chǎn)線上使用，是珩磨加工必備的理想設(shè)備，也是國(guó)內(nèi)技術(shù)最先進(jìn)的珩磨機(jī)產(chǎn)品之一。 其他常見的珩磨技術(shù) 激光珩磨技術(shù) ]14,13[ 汽缸表面處理的新發(fā)展 —— 激光珩磨 ， 激光從 70 年代就被引入到了汽缸的處理中，并不斷發(fā)展。對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸內(nèi)表面的激光處理的主要目的是：提高汽缸內(nèi)壁的硬度和耐磨性，并改善汽缸和活塞之間的潤(rùn)滑效果，從而達(dá)到減磨延壽、提高密封性、降低耗油量、減少顆粒排放的效果。激光珩磨作為最新的發(fā)展，其處理效果已實(shí)現(xiàn)了這些目標(biāo)；尤其是可有效地降低排放，而我國(guó)汽車產(chǎn)量和保有量不斷增加，汽車包括其它機(jī)動(dòng)車輛的尾氣污染問題也越來越嚴(yán)重，因此，對(duì)汽車產(chǎn)業(yè)和環(huán)保事業(yè)將產(chǎn)生極為有利的影響和作用。 激光珩磨是珩磨與激光技術(shù) 的復(fù)合，由粗珩、激光造型和精珩三道工序組成。粗珩時(shí)， 確定了宏觀形狀，并產(chǎn)生了對(duì)氣缸套內(nèi)孔進(jìn)行造型的原始表面。根據(jù)氣缸套性能所要求的激光造型類型確定原始表面。激光造型能實(shí)現(xiàn)連貫的輸送機(jī)油 缸 的交叉形網(wǎng)紋結(jié)構(gòu)或螺旋型 凹腔結(jié)構(gòu) (微型壓力室系統(tǒng) )。而精 珩 是進(jìn)一步修磨原始表面，提高強(qiáng)度，降低粗糙度。 激光 珩磨 機(jī)床與 研 磨機(jī)類似，具有往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)和螺旋上升運(yùn)動(dòng)， 3 個(gè)主要部件是 :激光器、光導(dǎo)系統(tǒng)和激光輸出頭，見圖 51。光學(xué)系統(tǒng)將光束聚焦到孔壁上 ,采用數(shù)控系統(tǒng)可以保證激光造型結(jié)構(gòu)靈活地適應(yīng)性能所要求的條件 。 01。0 2 4 6 磨損上死點(diǎn)位置氣缸軸方向低溫腐蝕進(jìn)氣塵土浸油中塵土下死點(diǎn) (a) 異常 磨損時(shí)氣缸的磨損曲線 (b) 正常磨損時(shí)氣缸磨損曲線 圖 61 氣缸的磨損曲線 張貴珍：珩磨機(jī)雙進(jìn)給主軸設(shè)計(jì) 28 激光在發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸表面處理中經(jīng)歷了 3個(gè)發(fā)展階段：大斑點(diǎn)慢掃描螺旋式激光淬火、小斑點(diǎn)快掃描網(wǎng)紋式激光淬火和 網(wǎng)紋狀 激光珩磨。 大斑點(diǎn)慢掃描螺旋式激光淬火的加工特點(diǎn)： 1)cch 激光的波長(zhǎng)為 10． 6 肛 m，波長(zhǎng)較長(zhǎng)，吸收率較低；因此，在用 cch 激光進(jìn)行汽缸淬火時(shí)，必須將其表面進(jìn)行預(yù)處理 (如磷化處理 )，以提高材料對(duì)激光能量的吸收率。 2)激光器的功率：國(guó)外用于汽車內(nèi)燃機(jī)