螺旋曲面磨削测量一体化技术研究
发布时间：2020-12-26 10:17
随着我国机械制造业的快速发展,以螺杆泵和螺杆钻具为代表的各类螺旋机械广泛应用于石油、矿山以及航空航天等领域。螺杆转子是螺旋机械的重要组成部分,对其表面的加工精度和测量精度有着很高的要求。由于螺旋机械应用于不同场合,螺杆转子型线也变得复杂多样,这给螺杆转子的加工和测量带来了较大的难度。国内螺杆转子加工技术同国外相比具有一定的差距,需要提高螺旋机械产品的加工制造精度。而加工精度的提高离不开精确的测量,因此对螺旋曲面类零件测量的研究也同样重要。本文针对螺杆转子磨削加工和在机测量技术进行研究,具体内容如下。首先,为了提高螺杆转子的加工精度以及表面质量,本文提出了一种新的螺杆转子砂带磨削机构来加工螺杆螺旋曲面,缩短加工时间,降低加工成本。结合实际加工情况,根据Preston经验公式建立螺杆转子磨削去除模型,对去除量进行预测,并对磨削接触压强进行分析。其次,对螺杆转子测量方法进行研究,采用激光位移传感器对螺杆转子进行在机测量,研究了在机测量原理、在机测量方式以及在机测量系统的组成。在此基础上进行测量实验台的搭建,结合激光位移传感器、数据采集器以及计算机等设备,实现对螺杆转子的在机测量。最后,对螺杆...
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：54 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２数控砂带抛光机??Ｆｉｇ．?１．２?ＣＮＣ?Ｂｅｌｔ?ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ?ｍａｃｈｉｎｅ??
第２章螺杆转子磨削去除理论及接触仿真研究??砂带磨削是一种柔性的材料去除加工方式，本文对螺杆转子砂带磨削采用接触轮??与支撑轮两种方式，分别研究其特点，主要体现在磨削过程中接触轮和砂带在与工件??接触后会发生弹性变形，并且砂带与工件的接触面积与接触压强与多种原因有关，在??磨削加工过程中不好控制，进而导致工件表面的磨削去除量不宜计算。本章主要内容??是螺杆转子砂带磨削去除模型的建立，并通过有限元分析获得接触压强和接触面积。??２．?１螺杆螺旋曲面磨削的基本原理??任何一个工件表面可以看成一条曲线（母线）沿着另一条曲线（导线）运动形成??的轨迹，这两条曲线称为该表面的发生线［３８］。??本文研究的是细长螺杆转子，它是一种多头螺杆，由工件表面的形成原理可知螺??旋曲面是其端截面廓形或者轴截面廓形（母线）沿着螺旋线（导线）运动得到的，形??成原理如图２．１所示。??（?／??ＵＪ??＾?．??图２．１螺旋曲面的形成原理??Ｆｉｇ．?２．１?Ｔｈｅ?ｆｏｒｍａｔｉｏｎ?ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ?ｏｆ?ｓｐｉｒａｌ?ｓｕｒｆａｃｅ??根据螺杆转子的截面廓形，本文提出了一种新的螺杆转子磨削机构，该机构采用??接触轮式和支撑轮式两种磨削头，相比较单一磨削头的磨削效率更高。??接触轮式磨削主要针对螺杆转了ｍ部以及中间腰部位置进行磨削，砂带作为磨具??并轴之以接触轮、主动轮、张紧轮等磨头主休共问完成对工件的加工过程。磨削运动??原理如阁２．２所示，Ｋ？屮书动轮转动提供砂带磨削主运动Ｖ，工件轴向转动Ｃ，磨削头??轴向进给运动Ｚ，?ＺＣ’运动联动实现螺杆转子的磨削加工。??９??
?沈阳工业大学硕士学位论文???主动轮砂带??张紧轮??工件??图２．２接触轮式磨削运动原理图??Ｆｉｇ．?２．２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｃｏｎｔａｃｔ?ｗｈｅｅｌ?ｇｒｉｎｄｉｎｇ?ｍｏｖｅｍｅｎｔ??支撑轮式磨削主要针对螺杆转子顶部位置进行磨削。砂带作为磨具并辅之以支撑??轮、主动轮、张紧轮等磨头主体共同完成对工件的磨削加工。砂带的柔性使得砂带与??工件曲面很好的贴合，运动原理与接触轮式相同，磨削运动原理如图２．３所示。??砂带??张紧轮??等件??图２．３支撑轮式磨削运动原理图??Ｆｉｇ．?２．３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｇｒｉｎｄｉｎｇ?ｍｏｔｉｏｎ?ｏｆ?ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ?ｗｈｅｅｌ??本文的螺杆转子磨削机构使用接触轮和支撑轮两种方式结合，大大提高了螺杆转??子的磨削效率。??２．?２砂带磨削去除模型建立??磨削加工相对于其他加工方法更为复杂，在加工过程中所受到的影响因素更多，??接触轮式通过调节磨削下压力、砂带线速度、螺杆联动速度、工具头位姿、砂带材质??１０??
【参考文献】：
期刊论文
[1]现代机床在机测量技术研究与发展趋势[J]. 张建明,罗松保,庞长涛,杜海涛. 航空制造技术. 2016(09)
[2]在机测量技术现状与发展趋势[J]. 王平江,雷宇晴,邹尚波,崔璐璐. 组合机床与自动化加工技术. 2015(07)
[3]一种量化的激光位移传感器倾角误差补偿模型[J]. 孙彬,李兵. 仪器仪表学报. 2015(05)
[4]人工扰动下螺杆转子成形磨削的廓形误差分析[J]. 陶丽佳,王禹林,周斌,冯虎田,王晓锋. 南京理工大学学报. 2013(05)
[5]移动抛光自由曲面材料去除的理论建模与试验研究[J]. 樊成,赵继,张雷,顾天奇,周宛松. 机械工程学报. 2014(05)
[6]五轴加工中心精度在机检测与校验[J]. 黄军军,庞明仁,孙克安,张学武,甄翔. 机械设计与制造. 2013(07)
[7]基于双目视觉的工件尺寸在机三维测量[J]. 全燕鸣,黎淑梅,麦青群. 光学精密工程. 2013(04)
[8]国内外螺杆转子精密加工设备综述[J]. 周斌,魏伟锋. 制造技术与机床. 2011(12)
[9]开放式数控系统在机检测模块实现方法[J]. 刘振忠,王太勇,任成祖,刘清建. 机械设计. 2011(11)
[10]在机检测中STL格式自然二次曲面特征参数的提取[J]. 郑惠江,王太勇,何改云,郝永江. 天津大学学报. 2010(04)
硕士论文
[1]轨道智能巡检小车动态基准测量系统[D]. 何思婷.北京交通大学 2019
[2]螺杆马达转子曲面仿真加工研究[D]. 何一家.西南石油大学 2017
[3]转子螺旋曲面激光测量原理及技术研究[D]. 赵文涛.沈阳工业大学 2017
[4]叶片自由曲面原位测量方法与实验研究[D]. 于海洋.吉林大学 2017
[5]大型螺纹旋风铣床主传动系统与旋铣系统建模与优化[D]. 张春建.南京理工大学 2012
[6]双螺杆压缩机转子型线检测与表达的研究[D]. 叶晶.江南大学 2011
[7]螺旋曲面砂带抛光工艺方法及专用数控抛光机研究[D]. 陈庆延.沈阳工业大学 2009
[8]螺杆转子型线检测技术研究[D]. 张正华.江南大学 2008
本文编号：2939507
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：54 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２数控砂带抛光机??Ｆｉｇ．?１．２?ＣＮＣ?Ｂｅｌｔ?ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ?ｍａｃｈｉｎｅ??
第２章螺杆转子磨削去除理论及接触仿真研究??砂带磨削是一种柔性的材料去除加工方式，本文对螺杆转子砂带磨削采用接触轮??与支撑轮两种方式，分别研究其特点，主要体现在磨削过程中接触轮和砂带在与工件??接触后会发生弹性变形，并且砂带与工件的接触面积与接触压强与多种原因有关，在??磨削加工过程中不好控制，进而导致工件表面的磨削去除量不宜计算。本章主要内容??是螺杆转子砂带磨削去除模型的建立，并通过有限元分析获得接触压强和接触面积。??２．?１螺杆螺旋曲面磨削的基本原理??任何一个工件表面可以看成一条曲线（母线）沿着另一条曲线（导线）运动形成??的轨迹，这两条曲线称为该表面的发生线［３８］。??本文研究的是细长螺杆转子，它是一种多头螺杆，由工件表面的形成原理可知螺??旋曲面是其端截面廓形或者轴截面廓形（母线）沿着螺旋线（导线）运动得到的，形??成原理如图２．１所示。??（?／??ＵＪ??＾?．??图２．１螺旋曲面的形成原理??Ｆｉｇ．?２．１?Ｔｈｅ?ｆｏｒｍａｔｉｏｎ?ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ?ｏｆ?ｓｐｉｒａｌ?ｓｕｒｆａｃｅ??根据螺杆转子的截面廓形，本文提出了一种新的螺杆转子磨削机构，该机构采用??接触轮式和支撑轮式两种磨削头，相比较单一磨削头的磨削效率更高。??接触轮式磨削主要针对螺杆转了ｍ部以及中间腰部位置进行磨削，砂带作为磨具??并轴之以接触轮、主动轮、张紧轮等磨头主休共问完成对工件的加工过程。磨削运动??原理如阁２．２所示，Ｋ？屮书动轮转动提供砂带磨削主运动Ｖ，工件轴向转动Ｃ，磨削头??轴向进给运动Ｚ，?ＺＣ’运动联动实现螺杆转子的磨削加工。??９??
?沈阳工业大学硕士学位论文???主动轮砂带??张紧轮??工件??图２．２接触轮式磨削运动原理图??Ｆｉｇ．?２．２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｃｏｎｔａｃｔ?ｗｈｅｅｌ?ｇｒｉｎｄｉｎｇ?ｍｏｖｅｍｅｎｔ??支撑轮式磨削主要针对螺杆转子顶部位置进行磨削。砂带作为磨具并辅之以支撑??轮、主动轮、张紧轮等磨头主体共同完成对工件的磨削加工。砂带的柔性使得砂带与??工件曲面很好的贴合，运动原理与接触轮式相同，磨削运动原理如图２．３所示。??砂带??张紧轮??等件??图２．３支撑轮式磨削运动原理图??Ｆｉｇ．?２．３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｇｒｉｎｄｉｎｇ?ｍｏｔｉｏｎ?ｏｆ?ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ?ｗｈｅｅｌ??本文的螺杆转子磨削机构使用接触轮和支撑轮两种方式结合，大大提高了螺杆转??子的磨削效率。??２．?２砂带磨削去除模型建立??磨削加工相对于其他加工方法更为复杂，在加工过程中所受到的影响因素更多，??接触轮式通过调节磨削下压力、砂带线速度、螺杆联动速度、工具头位姿、砂带材质??１０??
【参考文献】：
期刊论文
[1]现代机床在机测量技术研究与发展趋势[J]. 张建明,罗松保,庞长涛,杜海涛. 航空制造技术. 2016(09)
[2]在机测量技术现状与发展趋势[J]. 王平江,雷宇晴,邹尚波,崔璐璐. 组合机床与自动化加工技术. 2015(07)
[3]一种量化的激光位移传感器倾角误差补偿模型[J]. 孙彬,李兵. 仪器仪表学报. 2015(05)
[4]人工扰动下螺杆转子成形磨削的廓形误差分析[J]. 陶丽佳,王禹林,周斌,冯虎田,王晓锋. 南京理工大学学报. 2013(05)
[5]移动抛光自由曲面材料去除的理论建模与试验研究[J]. 樊成,赵继,张雷,顾天奇,周宛松. 机械工程学报. 2014(05)
[6]五轴加工中心精度在机检测与校验[J]. 黄军军,庞明仁,孙克安,张学武,甄翔. 机械设计与制造. 2013(07)
[7]基于双目视觉的工件尺寸在机三维测量[J]. 全燕鸣,黎淑梅,麦青群. 光学精密工程. 2013(04)
[8]国内外螺杆转子精密加工设备综述[J]. 周斌,魏伟锋. 制造技术与机床. 2011(12)
[9]开放式数控系统在机检测模块实现方法[J]. 刘振忠,王太勇,任成祖,刘清建. 机械设计. 2011(11)
[10]在机检测中STL格式自然二次曲面特征参数的提取[J]. 郑惠江,王太勇,何改云,郝永江. 天津大学学报. 2010(04)
硕士论文
[1]轨道智能巡检小车动态基准测量系统[D]. 何思婷.北京交通大学 2019
[2]螺杆马达转子曲面仿真加工研究[D]. 何一家.西南石油大学 2017
[3]转子螺旋曲面激光测量原理及技术研究[D]. 赵文涛.沈阳工业大学 2017
[4]叶片自由曲面原位测量方法与实验研究[D]. 于海洋.吉林大学 2017
[5]大型螺纹旋风铣床主传动系统与旋铣系统建模与优化[D]. 张春建.南京理工大学 2012
[6]双螺杆压缩机转子型线检测与表达的研究[D]. 叶晶.江南大学 2011
[7]螺旋曲面砂带抛光工艺方法及专用数控抛光机研究[D]. 陈庆延.沈阳工业大学 2009
[8]螺杆转子型线检测技术研究[D]. 张正华.江南大学 2008
本文编号：2939507
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