過程優(yōu)化是如今不斷發(fā)展和不斷適變的機(jī)加工廠要完成的基本“訓(xùn)練”。提高國際競爭力、縮短零件加工時間以及“恨不能今天訂貨昨天就生產(chǎn)好”的交貨時間要求他們必須這樣做。遺憾的是，優(yōu)化
凸輪軸凸角
磨削過程從來沒有起作用和達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。
"bz. nE* cqT%6Si 其成功率在很大程度上依賴于操作員的經(jīng)驗(yàn)及直覺。充分考慮已知
機(jī)床動態(tài)約束及凸角輪廓以建議“大概”加工速度的計(jì)算機(jī)程序確實(shí)存在。然而，依然需要重復(fù)進(jìn)行許多試驗(yàn)性磨削，通過被認(rèn)為是技能熟練的操作員來完成磨削過程。在發(fā)生凸角燒傷現(xiàn)象時，某些制造廠家選擇降低砂輪進(jìn)給增量，其他一些廠家則降低加工速度。這種“單憑感覺”進(jìn)行的變化通常會消除磨床燒傷現(xiàn)象，但是卻不一定會產(chǎn)生經(jīng)過優(yōu)化的過程。
~%h &ELSw ZG? e % 數(shù)字式模型制作是一種產(chǎn)品設(shè)計(jì)者多年依賴以完成新的設(shè)計(jì)和組裝的優(yōu)化工具。這種技術(shù)越來越多地受到那些想精確協(xié)調(diào)其金屬加工過程的制造廠家的青睞。這樣的一種可預(yù)測性計(jì)算機(jī)軟件工具，讓他們從某零件上真正去除任何材料之前，在消除某些過程猜測和試湊工作的情況下，有機(jī)會在調(diào)節(jié)過程變量后立即看到結(jié)果(充分進(jìn)行“如果那么”一類的場景模擬)。
9m<%+ S5& Ua4P@#cU 現(xiàn)在有一種用于凸輪軸凸角磨削的數(shù)字式模型制作工具已經(jīng)問世。通過實(shí)際預(yù)測磨削過程中產(chǎn)生的熱量、凸角圓周上的位置以及在凸角表面下達(dá)到的深度，這種新型熱模型制作軟件讓現(xiàn)有凸輪軸磨削計(jì)算機(jī)加工速度生成程序更上一層樓�？梢詮暮唵蔚牟噬珗D上立即識別出有可能存在問題的區(qū)域，并且可以試驗(yàn)出不會對凸角產(chǎn)生熱損失的過程變量以確定盡可能最快的加工速度。Landis磨削系統(tǒng)(賓夕法尼亞州Waynesboro市)已經(jīng)在其Tetra4000凸輪軸磨削分析程序中添加了這樣一種熱模型制作模塊。該程序可以在公司帶有直線電機(jī)砂輪進(jìn)給驅(qū)動的3LCNC凸輪軸凸角磨床上使用。
mex@~VK `6 BQ6)7 這種模型制作工具“及時雨”來得正是時候，因?yàn)樵絹碓蕉嗟氖炀毠と艘呀?jīng)到了退休年齡。熱模型制作不僅優(yōu)化了凸輪軸磨削過程，同時它還充當(dāng)了凸輪軸設(shè)計(jì)者和制造廠家之間的培訓(xùn)工具和橋梁。
~S$ex,~ b;nqhO[f} 存在問題的輪廓
bP,K a ,(]k)ym/ 凸輪軸凸角磨削提出了同心磨削操作中不存在的難題。砂輪和凸角之間的接觸區(qū)(也稱接觸弧)隨著砂輪通過凸角圓周不同位置而不斷變化。接觸區(qū)在相對扁平的側(cè)面最大，而在凸輪軸比較圓的基圓和端部則比較小。因此，在側(cè)面最可能發(fā)生燒傷，各個制造廠家也正是在這里放慢加工速度以防止發(fā)生燒傷。但是，訓(xùn)練有素的猜測已經(jīng)典型地指出了要將加工速度降低到多高的程度。
deJ/3\t ff=RKKnN 凸角幾何結(jié)構(gòu)也變得越來越復(fù)雜。如今許多滾輪凸輪軸在側(cè)面帶有一個凹入式輪廓。這種特征，也被稱作負(fù)曲率半徑(NROC)，設(shè)計(jì)用于優(yōu)化閥的打開和關(guān)閉，以提高發(fā)動機(jī)功率和降低排放量。但是，它卻帶來了額外的不斷變化的接觸區(qū)，使得一種業(yè)已困難的磨削過程變得甚至更加撲朔迷離。此外，新的滾輪凸輪軸比以前的設(shè)計(jì)要經(jīng)歷更高的接觸應(yīng)力，這意味著必須密切關(guān)注熱損傷。
],vi d1E V{ ~~8b1E 凸角磨削一般被分成粗加工和精加工階段，盡管它們是在一個加工循環(huán)中發(fā)生的。粗加工的目的是去除盡可能多的材料。此時，熱損傷問題不是很大，因?yàn)檫B續(xù)的粗加工采用足以去除前面任何材料損傷層的砂輪橫向進(jìn)給深度進(jìn)行。但是，在最后的粗加工中，熱損傷一定不能如此之深而使得采用較小砂輪橫進(jìn)給量的精加工過程無法消除它。
5bd4]1 gj -:~ z,F 參數(shù)輸入
h)aLq J4s`U/F 在表面上，對有如凸輪軸磨削這么復(fù)雜的制造過程進(jìn)行模型制作訓(xùn)練看起來似乎一點(diǎn)都不直觀。但是，它是一種比較簡單的輸入已知且已公布的機(jī)床、砂輪及冷卻液值的過程。
*1T~ ruNqa 7K+eI!m.s 熱模型制作模塊建立在現(xiàn)有加工速度優(yōu)化和加速修勻程序基礎(chǔ)上，這種程序除了材料去除率和凸角升程分布圖外，還考慮傳統(tǒng)的機(jī)床性能變量。凸輪軸設(shè)計(jì)者以繞凸角圓周每度多少升程的方式提供升程分布圖。磨床制造廠提供機(jī)床動態(tài)限值諸如砂輪進(jìn)給加速度和跳動、主軸箱速度和跳動等數(shù)據(jù)。產(chǎn)生熱模型模塊所需要的三個主要參數(shù)為：
J(A+mYr{: l< '}` Cr值——這種通過經(jīng)驗(yàn)得出的數(shù)值代表了砂輪的材料去除能力，與凸輪軸材料及砂輪材料和結(jié)合劑(立方氮化硼即CBN材質(zhì)，采用陶瓷結(jié)合劑的砂輪是當(dāng)前用于磨削凸輪軸最常用的砂輪)的類型有關(guān)。這些Cr值從機(jī)床力及功率測量值中推導(dǎo)出來�！癈”分量表示磨粒密度(磨料與結(jié)合劑之比)，“r”表示砂輪表面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(刮痕寬度對刮痕深度)。
FC L0w2qF 熱分配常數(shù)——這是進(jìn)入零件的熱能與冷卻液帶走的熱量之間的百分比。熱分配常數(shù)對油和水基冷卻液分別是不同的。
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