曲軸切點跟蹤隨動磨削的運動學原理分析*

孫克己

(上海機床廠有限公司 上海200093)

由上海機床廠有限公司承擔的國家基礎制造業科技重大專項——大型數控切點跟蹤曲軸磨床(MK8280/SD-H)已取得實質性的進展。為了與讀者共享這一科技成果，筆者打算連續撰文介紹研發心得與經驗，以饗讀者。

采用切點跟蹤法加工曲軸連桿頸，工件和砂輪架必須按照一定的數學模型運動，才能實現連桿頸輪廓的有效磨削。在磨削過程中，砂輪與連桿頸外圓始終保持相切。連桿頸圍繞工件軸線作圓周運動，砂輪架同時進行周期性的往復直線運動，所以，切點位置時時在變。工件旋轉一周，所有切點在連桿頸表面剛好形成了一條封閉的圓周曲線，但切點在三維空間形成的軌跡卻是一條近似的橢圓。

切點跟蹤磨削運動軌跡是工件回轉軸(頭架C1軸和尾架 C2軸)與砂輪架進給軸(X軸)聯動形成的，其磨削過程不同于一般的外圓磨削。其運動模型由兩個部分組成，即以頭尾架(裝載著工件)轉角為自變量的方程[2]

式(1)中，α為頭尾架(或工件）同步運動的轉角；ω為頭尾架(或工件)同步回轉運動的角速度；X為砂輪架作往復直線跟隨運動的位移。

為了建立運動控制模型，需要對 C1軸和 C2軸與 X軸間的運動規律以及運動控制方法進行研究。以曲軸連桿頸切點跟蹤磨削運動模型為基礎，尋找滿足伺服系統性能和連桿頸加工精度要求的運動控制方法，從而達到大型曲軸切點跟蹤磨削高精度、高效率的加工要求。

1 曲軸恒轉速磨削時磨削點的運動學分析

在切點跟蹤磨削中，連桿頸輪廓是由砂輪跟隨曲軸的回轉運動，在磨削過程中始終與連桿頸相切而形成的。……