弧面分度凸轮五轴非等价加工及廓面修形研究

发布时间：2017-04-08 22:34

  本文关键词：弧面分度凸轮五轴非等价加工及廓面修形研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：弧面分度凸轮机构是一种高速高精度的间歇运动机构,在中高速场合传动性能良好并得到了很好的应用。但是弧面分度凸轮轮廓曲面复杂,设计和加工的难度都很大,尤其是加工制造难度大,加工难已成为制约弧面凸轮进一步推广的制约因素。首先,本文针对弧面凸轮加工中存在的问题,对弧面分度凸轮的加工进行了深入研究。以共轭啮合原理为基础,探讨了弧面分度凸轮非等价加工的问题,推导了非等价加工实际包络曲面的参数方程,提出了基于中点偏置的非等价加工方法,并结合五轴数控机床的特点分别推导了摆头转台型和双转台型数控机床的刀位控制方程,同时对弧面分度凸轮的廓面修形进行了研究,得出了修形加工的一些方案,最后开发了弧面分度凸轮的CAD/CAM软件。分析了弧面分度凸轮的加工现状,提出了基于中点偏置原理的非等价加工方法,推导了非等价加工刀具的接触角和刀具包络曲面参数方程。针对弧面分度凸轮非等价加工的误差模型,对设计曲面和包络曲面的误差进行了计算和分析,为非等价加工奠定了理论基础。其次,通过分析弧面分度凸轮的啮合原理,结合五轴数控机床的结构特点,采用坐标变换的方法推导出五轴数控机床等价加工弧面分度凸轮的刀位控制方程。在此基础上根据中点偏置原理推导了刀位补偿加工的刀具偏置方向及偏置量,最终得到了弧面分度凸轮非等价加工的五坐标刀位控制方程,并可通过编程计算出弧面凸轮的加工数据,实现弧面分度凸轮五轴非等价加工。根据弧面分度凸轮机构的共轭啮合原理,提出了一种基于传统范成法对弧面分度凸轮进行加工修形的方法。通过对加工刀具的轨迹进行啮入段与啮出段的多切修正和对停歇段相应区域进行多切避让的方法来实现对弧面分度凸轮轮廓进行修形,并给出了不同类型弧面分度凸轮的加工修形方案,为弧面分度凸轮的加工修形提供理论基础。最后,以VB6.0为开发环境,通过面向对象的程序设计方法,采用模块化的设计思路,开发出弧面分度凸轮CAD/CAM系统,快速实现弧面凸轮的设计和加工数据的计算,提高了设计效率,缩短了开发周期。
【关键词】：弧面分度凸轮 五轴数控机床 非等价加工 廓面修形
【学位授予单位】：陕西科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH132.47
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 1 绪论12-18
• 1.1 选题目的及意义12
• 1.2 国内外相关研究现状12-17
• 1.2.1 弧面分度凸轮设计与建模的研究13-14
• 1.2.2 弧面分度凸轮加工方法的研究14-16
• 1.2.3 弧面分度凸轮加工修形研究16
• 1.2.4 弧面分度凸轮CAD/CAM系统的开发16-17
• 1.3 课题的主要研究内容17-18
• 2 弧面分度凸轮的理论基础18-30
• 2.1 凸轮机构的运动规律18-20
• 2.1.1 无量纲运动规律18-19
• 2.1.2 弧面分度凸轮常用运动规律19
• 2.1.3 运动规律的选取原则19-20
• 2.2 弧面分度凸轮的基本参数及方程20-24
• 2.2.1 弧面分度凸轮的参数方程20-23
• 2.2.2 接触角的计算23-24
• 2.3 弧面分度凸轮的设计基础24-27
• 2.3.1 弧面分度凸轮机构的主要运动参数24-26
• 2.3.2 弧面分度凸轮机构的主要几何尺寸26-27
• 2.4 弧面分度凸轮的三维建模27-29
• 2.5 本章小结29-30
• 3 弧面分度凸轮加工的刀位控制方法及误差分析30-42
• 3.1 弧面分度凸的轮等价加工方法30-31
• 3.2 弧面分度凸轮的非等价加工方法31-33
• 3.2.1 基于中点偏置的刀位补偿法31-32
• 3.2.2 刀具补偿量的确定32-33
• 3.3 弧面分度凸轮理论误差模型33-35
• 3.3.1 弧面分度凸轮非等价加工的实际廓面方程33-34
• 3.3.2 理论加工误差的计算34-35
• 3.4 弧面分度凸轮非等价加工理论加工误差实例分析35-40
• 3.4.1 刀具补偿量对加工误差的影响35-38
• 3.4.2 滚子宽度对加工误差的影响38-40
• 3.5 本章小结40-42
• 4 弧面分度凸轮五轴非等价加工42-56
• 4.1 弧面分度凸轮加工基本理论42-44
• 4.1.1 等价加工基本理论42-43
• 4.1.2 非等价加工基本理论43-44
• 4.2 五轴数控机床的类型及结构44-45
• 4.2.1 五轴数控机床的结构44-45
• 4.2.2 用于弧面分度非等价加工的五轴机床45
• 4.3 五轴机床等价加工的控制方程45-48
• 4.3.1 摆头转台型机床等价加工控制方程45-47
• 4.3.2 双转台型机床等价加工控制方程47-48
• 4.4 五轴非等价加工控制方程48-55
• 4.4.1 摆头转台型机床非等价加工控制方程49-53
• 4.4.2 双转台型机床非等价加工控制方程53-54
• 4.4.3 五轴非等价磨削加工54-55
• 4.5 本章小结55-56
• 5 弧面分度凸轮的加工修形研究56-64
• 5.1 弧面分度凸轮机构的啮合特性分析56-57
• 5.2 修形方案提出的依据57-60
• 5.2.1 凸脊型弧面分度凸轮的修形58
• 5.2.2 沟槽型弧面分度凸轮的修形58-59
• 5.2.3 多脊型弧面分度凸轮的修形59-60
• 5.3 修形方案的确定60-63
• 5.3.1 凸脊型凸轮的修形方案60-61
• 5.3.2 沟槽型凸轮的修形方案61-62
• 5.3.3 多脊型凸轮的修形方案62-63
• 5.4 本章小结63-64
• 6 弧面分度凸轮的CAD/CAM系统64-76
• 6.1 开发软件的介绍64
• 6.2 系统的模块化设计64-70
• 6.2.1 基本参数输入模块65-66
• 6.2.2 运动规律模块66-67
• 6.2.3 设计建模模块67
• 6.2.4 加工模块67-70
• 6.3 加工实例70-74
• 6.3.1 基本参数输入70-71
• 6.3.2 运动规律选择71
• 6.3.3 加工数据输出71-74
• 6.4 本章小结74-76
• 7 结论与展望76-78
• 7.1 结论76-77
• 7.2 展望77-78
• 致谢78-80
• 参考文献80-84
• 攻读学位期间发表的学术论文目录84-85

【参考文献】

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本文编号：293875