曲轴是各种内燃机的关键零件,高效、高精度加工曲轴一直是内燃机生产厂家追求的目标。传统的曲轴磨削加工采用专用夹具调偏心方法加工连杆颈,生产准备时间长,生产设备柔性差。国外曲轴非圆磨削虽然有现成的产品,但价格昂贵,且其核心技术并不公开,有关曲轴非圆磨削的关键控制技术都是各生产企业的绝密技术,几乎没有实质性公开论文或资料发表。国内虽然华中理工、湖南大学等进行了一定的理论研究,但还没有产品推出。由于磨削机理的复杂性、随机性、不确定性,以及曲轴结构复杂刚性差,变形量大,再加上数控系统本身对非圆磨削精度的影响,仅按理论运动轨迹进行数控磨削无法保证曲轴的最终质量要求。因此,分析并计算各种因素对曲轴非圆磨削过程的影响,建立准确补偿模型是实现曲轴非圆磨削控制的关键问题。本文根据磨削机理,综合考虑磨削过程中的精度要求和表面质量,分析了曲轴非圆磨削过程的各种影响因素,在基于运动模型基础上建立了补偿模型,完成了以下创造性的工作:1.为同时保证磨削加工尺寸精度和表面质量,提出了以恒线速度运动为基础的带恒磨除率补偿曲轴非圆加工的运动模型,恒线速度可保证曲轴连杆颈的表面质量,恒磨除率可保证工件的加工精度,实现了表面质量与加工精度的双重控制。2.曲轴的结构复杂,不同角度下的刚度不同,受力变形也不相同。针对曲轴连杆颈磨削过程受磨削力的变形量不同,提出了四点刚度受力变形计算方法,并根据曲轴磨削过程特点,给出了曲轴非圆磨削的磨削力计算公式,为曲轴非圆磨削过程中的力变形误差补偿奠定了基础。3.研究了数控插补及伺服滞后对磨削质量的影响,证明伺服系统的响应滞后对非圆磨削的曲轴连杆颈造成较大圆度误差。如不对其做出补偿,数控系统将难以保证曲轴连杆的加工精度。根据伺服响应,给出了伺服响应滞后误差的计算公式,用于补偿控制。4.针对曲轴非圆磨削的复杂变形及各种误差,曲轴连杆非圆磨削要实现恒磨除率磨削,其切入深度要随误差不同进行调整。本文提出了基于RBF神经网络的理论切入深度预测计算方法,解决了曲轴非圆磨削过程中的运动控制。5.根据本文取得相关的研究成果,开发了基于SIMENS 840D数控系统的曲轴非圆磨削控制软件。