基于慢刀伺服的曲面准柔性抛光技术研究

发布时间：2017-04-30 19:12

  本文关键词：基于慢刀伺服的曲面准柔性抛光技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：NRS(Non-Rotationally Symmetric)曲面是一种非回转对称型复杂非球面,没有回转轴,是一种自由曲面,具有矫正像差、改进像质、简化系统、缩短工作距离等优点,NRS曲面的超精密加工成为研究的热点。本文重点探讨了基于慢刀伺服方法的准柔性抛光的一些关键技术,借助车铣复合加工机床深入开展自由曲面的抛光实验研究。主要研究内容如下:研究了准柔性抛光接触特性和材料去除特性,得到了抛光接触区的形成过程,并分析了抛光力。依据Preston方程,演化了抛光参数对材料去除量的线性影响关系。论文在研究慢刀伺服(STS)技术的创成原理、机床布局形式以及联动方式的基础上,研制了工件多点装夹装置,避免了工件中心切削速度为零的极端切削工况,保证了零件表面的每个点均可以获得足够的切削速度和良好的加工质量。依据STS加工原理和准柔性抛光需求,论文研究了基于高速电主轴的柔性抛光实验装置空间结构,保证了试验系统的抛光头中心高的精度指标。设计了驱动频率与转速的标定实验系统,开发了测速软件,得到了驱动频率与电主轴转速的回归曲线,保证了电主轴转速的实验精度指标。为了研究准柔性抛光头的压力与抛光质量的关系,论文采用Kistler 9257B切削测力仪进行在线测量。论文分析零件加工方式以及CAM环境下的切削模式,针对实验曲面抛光轨迹进行研究,并研制开发了不同工况下的后处理器,可以自动生成基于ZXC三轴联动的NC代码。通过曲面准柔性抛光单因素实验,探究了各抛光因素变化对抛光力和抛光表面质量的影响规律。利用正交实验,探究了各抛光因素对自由曲面零件3D表面粗糙度的影响显著程度,得到最优抛光加工参数,获得了最优的表面加工质量。
【关键词】：NRS曲面 柔性抛光 慢刀伺服 后处理开发 抛光力 3D表面形貌
【学位授予单位】：太原科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG580.692
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-27
• 1.1 课题研究的背景及意义9-11
• 1.1.1 课题的来源9
• 1.1.2 课题研究的背景9-10
• 1.1.3 课题研究的意义10-11
• 1.2 柔性抛光技术的发展及研究现状11-14
• 1.2.1 柔性抛光工具的研究11-14
• 1.2.2 柔性抛光技术的研究14
• 1.3 柔性抛光装置及抛光机理的研究14-18
• 1.3.1 柔性抛光机理14
• 1.3.2 柔性抛光机床14-18
• 1.4 柔性抛光相关技术的研究18-24
• 1.5 柔性抛光实验及应用的研究24-25
• 1.6 本文的主要研究内容25-27
• 第二章 准柔性抛光接触特性和材料去除的研究27-35
• 2.1 准柔性抛光接触特性的研究27-30
• 2.1.1 准柔性抛光接触区形成的研究27-28
• 2.1.2 准柔性抛光接触变形的研究28-30
• 2.2 准柔性抛光材料去除特性的研究30-34
• 2.2.1 准柔性抛光微切削模型的研究30-32
• 2.2.2 准柔性抛光磨料材料去除机理的研究32
• 2.2.3 准柔性抛光工件材料去除的研究32-34
• 2.3 本章小结34-35
• 第三章 基于慢刀伺服的准柔性抛光方法研究35-43
• 3.1 自由曲面加工方法的研究35
• 3.2 慢刀伺服加工方法的研究35-39
• 3.2.1 STS的创成原理35-36
• 3.2.2 STS技术的机床布局36-37
• 3.2.3 STS技术的坐标系定义37-39
• 3.3 STS技术的应用实例39
• 3.4 准柔性抛光多点装夹装置的研制39-41
• 3.5 准柔性抛光实验装置的研制41
• 3.6 本章小结41-43
• 第四章 抛光轨迹规划与后处理的研制43-57
• 4.1 NRS曲面零件的外形设计43-44
• 4.1.1 连接件的设计43
• 4.1.2 NRS曲面零件的设计43-44
• 4.2 NRS曲面零件刀具轨迹规划44-48
• 4.2.1 连接件的刀具轨迹规划44-45
• 4.2.2 NRS曲面零件的刀具轨迹规划45-47
• 4.2.3 准柔性抛光轨迹规划47-48
• 4.3 NRS曲面零件后处理的研究及数控代码的生成48-53
• 4.3.1 外圆车削后处理器研制及NC程序生成49-51
• 4.3.2 轴向端面加工后处理器研制及NC程序生成51-52
• 4.3.3 准柔性抛光后处理器研制及NC程序生成52-53
• 4.4 NRS曲面零件的加工制作53-54
• 4.5 本章小结54-57
• 第五章 准柔性抛光实验系统研究57-65
• 5.1 频率和转速的标定实验研究57-61
• 5.1.1 标定实验装置57-59
• 5.1.2 电主轴测速实验59-61
• 5.2 准柔性抛光实验设备61-62
• 5.3 准柔性抛光实验系统和抛光力检测系统62-64
• 5.4 本章小结64-65
• 第六章 准柔性抛光实验研究65-91
• 6.1 抛光表面质量的评定方法65-66
• 6.2 自由曲面准柔性抛光单因素实验66-85
• 6.2.1 C轴速度对抛光表面质量的影响规律探究67-71
• 6.2.2 抛光头转速对抛光表面质量的影响规律探究71-74
• 6.2.3 工件材料对抛光表面质量的影响规律探究74-78
• 6.2.4 抛光头材料对抛光表面质量的影响规律探究78-82
• 6.2.5 Z向缩进量对抛光表面质量的影响规律探究82-85
• 6.3 自由曲面准柔性抛光正交实验85-88
• 6.3.1 实验设计方案85-86
• 6.3.2 正交实验抛光力测试及抛光结果86-88
• 6.4 自由曲面准柔性抛光参数综合分析优化88-90
• 6.5 本章小结90-91
• 第七章 结论和展望91-93
• 7.1 结论91-92
• 7.2 展望92-93
• 参考文献93-99
• 致谢99-101
• 附录一101-103
• 附录二103-105
• 附录三105-107
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文107-108

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