[發明專利]凸輪軸磨削加工的恒溫控制裝置及方法

有效

• 申請號: 201610323890.9
• 申請日: 2016-05-16
• 公開（公告）號: CN105843283B
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發明（設計）人: 彭思為;謝桂芝;呂貴民;金灘;吳耀;尚振濤;盧安舸
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: G05D23/20
• 分類號: G05D23/20
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司11002
• 代理人: 李相雨

技術領域

本發明屬于零件加工技術領域，特別涉及一種凸輪軸磨削加工的恒溫控制裝置及方法。

背景技術

凸輪軸是汽車發動機配氣機構中重要的零件，控制汽車發動機的氣門開啟與閉合動作。由于凸輪輪廓屬于異型曲面，所以加工工藝和方案也較為復雜，尤其是凸輪表面的加工質量，直接決定了凸輪軸在發動機進氣和排氣工作循環中是否會產生氣門與凸輪之間的沖擊和振動，從而影響汽車發動機在工作中的平穩性。而凸輪軸質量的好壞直接取決于凸輪磨削加工質量的好壞。

凸輪的廓線非常復雜，加工精度要求高，加工難度大，加工過程控制難度大。目前凸輪磨削在很大程度上依賴于操作工的經驗及直覺。雖然在已知機床動態約束及凸輪輪廓的情況下，提供參數加工速度的計算機程序確實存在，然而，即使有計算機程序的支持依然需要大量重復磨削實驗來調整，而這些調整同樣依賴于經驗豐富的技術工。此外，在凸輪發生磨削燒傷現象時，某些制造廠家選擇降低砂輪單次進給量，還有其他一些廠家則選擇降低加工速度。雖然這種“單憑感覺”進行的變化會在一定程度上消除磨床燒傷現象，但會嚴重影響加工效率。上述的這種基于工人經驗進行加工方法，存在反饋不及時，加工效率低，材料浪費率高等缺陷，不利于提高批量凸輪軸生產的加工質量穩定性和加工效率。

發明內容

本發明是為了解決現有的凸輪軸加工方法僅憑操作人員的經驗和直覺進行加工而使得凸輪軸易出現磨削燒傷、加工效率較低等問題。

為了達到上述目的，本發明提供了一種凸輪軸磨削加工的恒溫控制方法及裝置。

第一方面，本發明提供了凸輪軸磨削加工的恒溫控制裝置，包括：

功率測量模塊，用于實時測量電機的功率，并將所述功率輸出，其中，所述電機為對凸輪軸進行磨削的砂輪電主軸的電機；

恒溫控制模塊，用于接收所述功率測量模塊輸出的功率，并根據所述功率以及預設的恒溫控制模型計算當前砂輪與凸輪軸接觸區表面的最高溫度；

所述恒溫控制模塊，還用于將所述最高溫度與預設的溫度閾值比較，若判斷獲知所述最高溫度高于或等于所述預設的溫度閾值，則控制所述電機降低凸輪軸轉速或減小砂輪對凸輪軸的切深。

優選地，

所述恒溫控制模塊，還用于若判斷獲知所述最高溫度低于所述預設的溫度閾值，則控制所述電機提高凸輪軸轉速，并增大砂輪對凸輪軸的切深。

優選地，

所述恒溫控制模塊若判斷所述功率大于需要修整的功率閾值時，控制所述電機停止工作，并發出修整或者更換砂輪的報警指示。

優選地，

所述預設的恒溫控制模型是通過下式實現的，具體為：

其中，θ_m為當前砂輪與凸輪軸接觸區表面的最高溫度；γ為恒溫控制模型溫度修正系數；P為所述電機當前的功率；b為凸輪軸的寬度；ρ為凸輪軸的材料密度；c為凸輪軸的比熱容；i為凸輪軸的角度；L_i為每i度凸輪軸對應的接觸弧長；v_i為每i度凸輪軸的瞬時線速度。

優選地，

所述每i度凸輪軸對應的接觸弧長L_i是通過下式實現的，具體為：

其中，i為凸輪軸的角度；d_s為砂輪的直徑；d_i為每i度所對應的凸輪軸的等效直徑；a_e為砂輪對凸輪軸的切深；

所述每i度凸輪軸的瞬時線速度v_i是通過下式實現的，具體為：

其中，i為凸輪軸的角度；d_i為每i度所對應的凸輪軸的等效直徑；n_i為每i度凸輪軸的瞬時轉速。

第二方面，本發明提供了凸輪軸磨削加工的恒溫控制方法，包括：

功率測量模塊實時測量電機的功率，并將所述功率輸出，其中，所述電機對凸輪軸進行磨削的砂輪電主軸的電機；

恒溫控制模塊接收所述功率測量模塊輸出的功率，并根據所述功率以及預設的恒溫控制模型計算當前砂輪與凸輪軸接觸區表面的最高溫度；

所述恒溫控制模塊將所述最高溫度與預設的溫度閾值比較，若判斷獲知所述最高溫度高于或等于所述預設的溫度閾值，則控制所述電機降低凸輪軸轉速或減小砂輪對凸輪軸的切深。

優選地，所述方法還包括：

所述恒溫控制模塊若判斷獲知所述最高溫度低于所述預設的溫度閾值，則控制所述電機降低凸輪軸轉速，并增大砂輪對凸輪軸的切深。

優選地，所述方法還包括：