切点跟踪磨削曲轴轮廓生成精确建模*

汪学栋 房小艳，2

（1. 上海机床厂有限公司 上海200093；2. 东华大学 上海201620）

曲轴作为发动机的关键零件，其磨削加工质量直接影响发动机的性能。曲轴传统磨削方法采用专用偏心卡盘将连杆颈中心调整至磨削中心，分度机构调整不同相位连杆颈至磨削中心。曲轴随动磨削又称曲轴切点跟踪磨削，即通过控制工件的旋转运动（C轴）和砂轮的横向进给运动（X轴），使砂轮外圆和工件被加工表面轮廓始终相切，从而实现偏心圆的加工，该方法具有高效率、高柔性、高精度等特点。近年来，汽车和船舶等行业的发展，推动了随动曲轴磨床的应用，同时也对随动曲轴磨床的可靠性和精度稳定性提出了越来越高的要求。

随动磨削曲轴轮廓生成原理作为曲轴随动磨削加工轮廓控制、曲轴随动磨削轮廓误差补偿、曲轴随动磨床性能分析预测的基础理论，其精确建模意义重大。本文首先给出了理想状态下即曲轴连杆颈为标准圆时曲轴随动磨削运动原理，包括轮廓控制方程和通用的磨削运动控制方程，然后给出了当曲轴连杆颈为非标准圆时，曲轴随动磨削轮廓的精确建模方法。

1 理想状态下曲轴随动磨削运动原理

曲轴连杆颈轮廓的随动磨削是由砂轮往复运动跟随曲轴的回转运动，在磨削过程中砂轮始终与连杆颈保持相切而形成的，如图1所示。理想状态下，假设曲轴连杆颈为标准圆轮廓，切点即磨削点 G在连杆颈中心 Op与砂轮中心 Ogw的连线上，其磨削运动原理如图2所示，曲轴在机床工件驱动轴C 轴带动下，连杆颈绕主轴颈中心 O 旋转，砂轮沿 X 轴作往复跟踪运动，实现曲轴连杆颈的磨削。……