珩磨液温度对在线气动测量精度影响的实验研究.pdf

1 5 2 机 械 设 计 与 制 造 Ma c hi n e r y De s i g nMa n u f a c t u r e 第 7期 2 0 1 4年 7月 珩磨液温度对在线气动测量精度影响的实验研究 李佩秦 ．一 ， 龚俊 1 , 2 1 ． 兰州理工大学 数字制造技术与应用省部共建教育部重点实验室， 甘肃 兰州7 3 0 0 5 0 ； 2 ． 兰州理工大学 机 电工程学院 ， 甘肃 兰州7 3 0 0 5 0 摘要 珩磨在线气动测量的环境是磨头和工件内壁形成的窄缝狭小空间， 加工过程中为了润滑、 冷却等的需要， 在窄缝 狭小空间中源源不断的注入珩磨液， 气动测量的气流场和珩磨液流场会产生叠加， 珩磨液温度的改变会对气体的运动形 态产生影响， 因此产生测量误差。选用水基珩磨液， 用实验的方法拟合出珩磨液温度变化对测量精度影响的定量曲线， 在 和实际值比较的基础上， 求出各个温度点对应的偏差值， 建立补偿数学模型， 并对误差补偿模型进行了计算验证， 为珩磨 在线自动测量实现高精度提供理论基础。 关键词 气动测量 ； 珩磨液温度； 测量精度； 误差补偿 中图分类号 T H1 6 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 1 3 9 9 7 2 0 1 4 0 7 0 1 5 2 0 3 E x p e r i me n t a l St u d y o n t h e I n f l u e n c e o f Ho n i n g L i q u i d T e mp e r a t u r e o n On l i n e Pn e u ma t i c Me a s u r i n g L I P e i q i n ．一 ．GONG J u n ， 1 ． K e y L a b o r a t o r y o f D i 舀 t a l Ma n u f a c t u r i n g T e c h n o l o g y a n d A p p l i c a t i o n ，t h e Mi n i s t r y of E d u c a t i o n ，L a n z h o u U n i v e r s i t y of T e c h n o l o g y ，Ga n s u L a n z h o u 7 3 0 0 5 0，C h i n a ； 2 ．S c h o o l o f Me c h a n i c a l a n d E l e c t mn i c al E n g i n e e r i n g ，L a n z h o u Un i v e r s i t y o f T e c h n o l o gy， G a n s u L a n z h o u 7 3 0 0 5 0 ， C h i n a A b s t r a c t H o n i n g l i q u i d i s c o n t i n u o u s l y i n j e c t e d i n t o t h e g a p w h i c h i s b e t w e e n the g r i n d i n g h e a d a n d t h e i n n e r s u q C a c e o f t h e w o r k - p ie c e f o r l u b r i c a t i o n a n d c o o l i n g ． T h e v a r i a t i o n the l iqu idp r o p e r t y w i l l c h a n g e t h e a i q o w i n t h e g ap a n d i n d u c e t h e m e a s u r e m e n t e r r o r t h at r e f e r s t o the a c c u r a c y oft h e o n l i ne p neu m a t i c measu r e m e nt． I t p l o t t e d q u a n t i t ati v e c u r v e t h at l iqu i d t e m p e r atu r e c h ang e c a n i n flu e n c e t h e me asu r e s acc u r acy a n d b u i l d a c o m p e n s ati o n m a t hem a t ic a l m o d e l b y c a l c u l a t i n g t h e m e r a g e dev i a t io n b e t w e e n t h e me asu F e m e nt v al u e s at v ari o us t e m p e r a t u r e s a n d t h e act u a l v al u e i n w at e r b ase d h o n i n g l iqu i d c o n d i t io n ．T h e m a t hema t ical m o d e l v e r ifie d b y c al c u l at i o n c a n p r o v i d e t h e o r e t i c al b asis f o r th e o n l i ne a u t o mat i c h ig h a c c u r ac y me as u r i n g i n h o n i n g pr o c e s s ． Ke y W o r d s P n e u ma t i c Me a s u r e me n t ； Te mp e r a t u r e o f Ho n i n g Li q u i d ；Me a s u r e me n t Ac c u r a c y； Er r o r Co mp e n s a t i o n 1 引言 传统珩磨加工的尺寸测量一般采用下线手动测量，其测量 精度和效率都比较低q 。 珩磨尺寸的在线测量采用气动测量技术， 尺寸变化信号通过气电转换模块实时转换为电信号， 经过处理后 的电信号被送到机床的显示和控制系统， 可以实现数控珩磨机床 的全闭环控制， 大大提高珩磨的加工精度， 有助于实现加工过程 的自动化。 珩磨加工中由于冷却， 润滑等的需要， 必须源源不断的 加入珩磨液， 气动测量的气流场和珩磨液流场会产生叠加， 珩磨 液性能的改变会对气体的运动形态产生影响， 从而导致气动测量 的准确性和稳定性降低回 。通过实验的方法研究珩磨液温度对气 动测量精度的影响。 2实验分析 实验所用人机界面采集出的气动测量值 是归一化值， 无量 纲， 变化范围是 O ， 即温度的升高导致测量间隙 小于实际间隙 。 综上所述， 实验结论和仿真结果是一致的。 4补偿模型的建立 为了建立补偿数学模型，先求出各温度点下的测量值与空 气中真实值的差值 ，设截面A、 曰、 c对应的差值分别为 A A、 A B、 A C ， 再求出三截面的平均差值 ， 数据如表 5 所示。 表 5截面 A、 B、 C在空气 中和各个温度点所对应的差值 T a b ． 5 T h e Av e r a g e De v ia t i o n o f Se c t io n A， 8， C i n t h e Ai r an d Ea c h Te mp e r a t u r e P o i n t 设 A U为各温度点下的测量值和空气中真实值的差值 ， 为 了简化补偿模型， 基于 Ma t l a b 对现有结果进行线性拟合， 拟合出 的一次函数曲线为 AU O ．0 0 0 6 T - 0 ． o 0 9 9 3 设 补 为间隙补偿值， 为测量间隙值， S为补偿后的间隙 值， 则 S , A U x M 1 0 0 0 0 ． 0 0 1 0 2 2 7 T - 0 ． 0 1 6 8 7 4 5 5 4 补 0 ．4 5 7 2 - U 十 0 ．0 0 1 0 2 2 7 T - 0 ．0 1 6 8 7 4 5 5 5 U P t l , 偿后的间隙值是关于测量值 和温度 的二元函数。 5计算验证 实验中截面 A在空气中 没有珩磨液时 的实际间隙由式 1 得 s 实 -- 0 ． 3 0 2 1 9 mm 在 5 0 ℃时补偿前的间隙由式 2 得 s 铡 o ． 2 6 8 0 8 mm 补偿后间隙由式 5 得 S --S s S , r 0 ． 4 5 7 2- 0．__ 3 0 0 0 ． 0 0 l 0 2 2 7 5 0 - 0 ． 0 1 6 8 7 4 5 5 0 ． 3 0 2 3 4 mm 与实际间隙|s 相比， 补偿后的间隙 S较补偿前的间隙值 s 更接近于真实值， 测量精度明显提高。 参考文献 [ I ] 于保华， 胡小平， 叶红仙． 内孑 L 珩磨尺寸在线气动测量系统I J ] ．农业机 械学报 ， 2 0 0 8 ， 3 9 1 0 2 0 2 2 0 5 ． Y u B a o - h u a ， H u X i a o- p i n g ， Y e H ang x i a n ．R e a reh o n i n p r o c e s s p n e u ma t i c me a s u r e m e n t s y s t e m f o r i n n e r h o l e h o n i n g [ J ] ．T r a n s a c t i o n s o f t h e C h i n e s e S o c i e t y f o r Ag r i c u l t u r a l Ma c h i n e r y ， 2 0 0 8 ， 3 9 1 O “． 2 0 2 - 2 0 5 ． [ 2 ] 宁会峰． 珩磨加工中在线气动测量与尺寸控制技术研究[ D ] ． 兰州 兰 州理工大学 ， 2 0 1 2 ． N i n g H u i - f e n g ． R e s e a r c h o n t h e o n - 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