數(shù)控車削多面體機(jī)床的運(yùn)動(dòng)機(jī)理及其樣機(jī)設(shè)計(jì)研究.pdf

1、在工程設(shè)計(jì)中，一些機(jī)械零件，為了滿足其所需的工作性能要求，截面形狀常設(shè)計(jì)成非圓形，如多面體、凸輪軸、曲軸、活塞等。與常規(guī)的圓截面零件相比，非圓截面零件在特定場(chǎng)合下具有獨(dú)特的優(yōu)越性。 隨著生產(chǎn)的不斷發(fā)展，非圓截面零件所占的比例日益增加，為了達(dá)到性能要求，其加工精度要求也隨之提高，而相應(yīng)的非圓截面零件緊密高效加工技術(shù)也成了當(dāng)今加工技術(shù)研究的熱點(diǎn)。 在回轉(zhuǎn)體上加工多面體，由于精度要求高，加工面積小，一般難以加工，用車削的方法加

2、工多面體，可以保證加工的效率和精度。本文運(yùn)用矢量建模的方法，利用相對(duì)螺旋運(yùn)動(dòng)的知識(shí)對(duì)車削多面體的運(yùn)動(dòng)機(jī)理進(jìn)行了研究，提出了三種車削多面體的方案，即：徑向變速運(yùn)動(dòng)車削、變角速度車削和近似車削。為了比較各方案的優(yōu)缺點(diǎn)，選擇最合適的方案進(jìn)行切削試驗(yàn)，對(duì)各方案的車削過程進(jìn)行了仿真，得知近似車削是可行的方案，并對(duì)近似車削多面體的刀尖軌跡曲線進(jìn)行了研究，計(jì)算出車削的誤差。在此基礎(chǔ)上，提出了多刀車削的方案，并對(duì)多刀車削的誤差進(jìn)行分析。 根據(jù)近

3、似車削多面體的運(yùn)動(dòng)要求設(shè)計(jì)了車削多面體的樣機(jī)的整體結(jié)構(gòu)。根據(jù)車削多面體的運(yùn)動(dòng)機(jī)理，要給車刀增加一個(gè)旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)，因此設(shè)計(jì)了一個(gè)動(dòng)力頭，由電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)刀盤旋轉(zhuǎn)。在動(dòng)力頭中，刀具軸是最重要的部件之一，所以對(duì)其進(jìn)行重點(diǎn)分析。建立了其動(dòng)力學(xué)模型，并計(jì)算出了其支承的剛度和阻尼。用有限元分析的方法，采用三維8節(jié)點(diǎn)等參單元對(duì)刀具軸的動(dòng)力特性進(jìn)行了分析計(jì)算。 根據(jù)有限元分析的內(nèi)容，分析了原來設(shè)計(jì)的刀具軸存在的問題，分析了刀具軸跨距、刀具軸前端質(zhì)

4、量以及其軸向尺寸變化對(duì)其靜、動(dòng)特性的影響，對(duì)刀具軸部件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了動(dòng)態(tài)改進(jìn)設(shè)計(jì)。 根據(jù)數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)方法及理論，結(jié)合車削多面體的運(yùn)動(dòng)機(jī)理，進(jìn)行了樣機(jī)的工藝范圍及其總體方案設(shè)計(jì)，確定了機(jī)床的主要參數(shù)。進(jìn)行了車削多面體的樣機(jī)的試制，并為動(dòng)力頭選擇了合適的電動(dòng)機(jī)。采用基于DSP技術(shù)的多軸運(yùn)動(dòng)控制器對(duì)樣機(jī)的各軸進(jìn)行實(shí)時(shí)的運(yùn)動(dòng)控制，設(shè)計(jì)了車削多面體機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)及主傳動(dòng)系統(tǒng)。 最后在多刀車削誤差分析的基礎(chǔ)上，得出有工件半徑和誤差表示