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高硬度球面精密磨削的过程监测和控制

作　者: 王建楼
导　师: 许黎明
学　校: 上海交通大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 球面磨削类爬行进给误差参数优化智能磨削
分类号: TG580.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

金属硬密封球阀由于具有流体阻力小、操作方便、启闭迅速、密闭性好和可靠性高等优点,被广泛应用于煤液化、钢铁冶炼、石油化工、核电等重大工程项目中。为满足所在工况的苛刻要求,阀芯球体往往需要进行表面强化处理,同时为满足密封性要求,形状精度要求非常高。因此,大面积合金化球面高精度加工制造成为一大难题。为此,论文基于自行开发的球面磨床对球面精密磨削的过程监测和控制技术进行了研究。首先通过对自主研发的新型球面磨削机床的主轴-砂轮-工件系统进行物理建模,给出了杯型砂轮球面磨削中实际进给量与理论进给量之间的关系,指出了减少进给误差的方法。通过实验证明了球面磨削中并未发生爬行现象,在此基础上揭示了球面磨削中类爬行现象的发生机理,分析了其影响因素并给出了抑制措施:增大砂轮主轴进给系统的刚度、选择合适的初始加工参数和在线调整磨削加工参数。基于自主开发的精密球面磨床进行了实验研究,确定了以磨削声音和磨削电流作为监测信号,通过信号分析和特征提取,实现了对球面磨削的在线监测。采用正交试验的数据建立了高硬度球面磨削初始参数多目标优化的数学模型,然后采用基于NSGA-Ⅱ遗传算法对高硬度球面磨削初始参数进行多目标优化,对比试验表明:无论在提高材料去除率还是降低表面粗糙度方面,NSGA-Ⅱ遗传算法优化得到的磨削初始参数都比正交试验效果好。采用基于声音和电流信号的双阈值(动态阈值和全局阈值)模糊自适应控制策略对高硬度球面磨削过程分阶段进行监控,对NSGA-Ⅱ优化后的磨削参数采用不同的磨削方式进行实验对比,结果表明本文提出的方法有效抑制了类爬行现象的发生,提高了球面磨削效率和表面质量。

高硬度球面精密磨削的过程监测和控制

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