收藏本站
《山东大学》 2005年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

分度凸轮虚拟切削加工系统研究

郭培全  
【摘要】:分度凸轮虚拟切削加工系统能够全面、逼真地反映现实的切削加工环境和分 度凸轮廓形的切削加工过程,能对加工中出现的碰撞、干涉进行检查,能够在设 计阶段了解其可加工性和工艺规程的合理性、评估和预测加工精度,并进行改进 设计。虚拟切削加工系统的应用,能够缩短产品的开发周期,保证产品性能和质 量,降低开发和制造成本,全面提升分度凸轮的设计和制造水平。 本文从分度凸轮铣削加工的切削力建模和加工方法研究入手,研究了分度凸 轮加工数控机床、分度凸轮虚拟切削加工系统框架、虚拟切削加工系统的建模及 NC代码翻译等关键技术。 在建立了切削刃方程和切削力方向的单位矢量表达式的基础上,将刀具沿轴 线离散化,并引入窗口函数,建立起了切削力模型,导出了切削力计算公式。分 析了进给运动的变化规律,导出了切削厚度计算公式。进行了切削力仿真,研究 结果表明:(1) 加工分度盘分度运动对应的凸轮廓形时,主轴摆动的进给速度由零 增至最大值,然后由最大值减小至零,与之相对应,切削面积的最大值、切削力 的最大值也由最小值变到最大值,再由最大值变到最小值。(2) 加工分度盘位置保 持阶段对应的凸轮廓形时,主轴摆动的进给速度为零,切削面积的最大值、切削 力的最大值保持不变。(3) 在切入、切出对应的分度区域,切削面积、切削力的变 化幅度小于中间分度区域廓形加工时的变化幅度,最大切削力出现在中间分度区 域。(4) 切削力的三个分力中Fx最大,Fy最小。(5) 刀具(主轴)的转速越高,切削力 越小;工件的进给速度越高,切削力越大;轴向切削深度越大,切削力越大。 在对圆柱分度凸轮廓形加工过程分析的基础上,导出了切削力的系数计算公 式。分析了进给运动的变化规律。圆柱分度凸轮铣削加工切削力仿真的结果表明: (1) 分度运动对应区域的切削面积、切削力明显大于分度盘位置保持对应区域的数 值。(2) 加工分度盘位置保持阶段对应的凸轮廓形时,切削面积的最大值、切削力 的最大值保持不变。(3) 切入、切出对应的分度区域,切削面积、切削力是间断变 化的,最大值的变化很快。(4) 切削力的三个分力中Fy最大、Fz最小。 研究了弧面分度凸轮廓形的非等径加工技术。导出了滚子轴线轨迹曲面方程, 利用等距曲面理论,研究了非等径加工时刀具轴线的位置确定,导出了非等径加 工的编程坐标换算公式,并给出了弧面分度凸轮非等径加工自动编程的应用软件 山东人学博十学位论文 框图和弧面分度凸轮非等径加1_程序实例。 研究了圆柱分度凸轮廓形的三轴联动非等径加工方法。导出了非等径加_E刀 位点的坐标计算公式和编程坐标的计算公式,并给出了圆柱分度凸轮廓形的非等 径加工程序实例。 研究了圆柱分度凸轮廓形的近似加工方法。导出了滚子轴线轨迹的曲面矢量 方程和近似加工编程坐标计算公式,对近似加工的理论加工误差进行了分析,并 给出了理论加工误差分析的实例。当中心距与滚子分布圆半径相等时,理论加工 误差最大,中心距a总有一个值与最小理论加工误差相对应,该值由滚子分布圆半 径、分度数、凸轮外径和动程角决定。当滚子数、动程角和凸轮外径增大时,理 论加工误差减小。 提出并论证了用于分度凸轮加工的数控机床方案,坚持尽量采用由专门化制 造商生产的标准部件和通用部件的设计原则,完成了整台机床的全部设计任务。 机床已试制成功,使用效果良好。 构建了分度凸轮虚拟切削加工系统框架。论述了虚拟机床建模的基本要求, 建立了所研制的分度凸轮数控加工机床的几何模型和运动链表达式。 对分度凸轮虚拟切削加工系统进行了简化:(l)以切削区域作为分界,将切削 加工系统分为工件子系统和刀具子系统。(2)在工件子系统中,认为蜗杆的角速度 等于伺服电动机的输出角速度,忽略纵振和横振,只有扭转振动存在。(3)在刀 具子系统中,Fx不足以在纵向引起激振,忽略振幅非常小的横振,仅考虑绕:轴 的扭振。 利用等效的概念,将工件子系统和刀具子系统简化成分别由等效弹簧、等效 阻尼、等效转动惯量组成的单自由度振动系统,导出了系统的动力学方程。分析 了分度凸轮虚拟切削加工系统的动力学求解问题,提出了求解方法,导出了基于 数值计算思路的解的表达式。 切削加工系统的动力学仿真结果表明:(l)在凸轮切削加工过程中,随着刀具 的切入,振动由无到有,由弱到强;切出区域振动的变化与切入区域相反。振动 最强烈的区域发生在切入阶段和切出阶段。(2)在非分度区,系统的特性是稳定的; 在中间分度区,两个子系统的扭振振幅变小。(3)刀具离开切削区,振动迅速衰减。 (4)刀具(主轴)转速会影响系统响应图谱的形态,但对系统振动的最大振幅的影响不 大。(5)工件进给速度减小,系统的振动减弱,生产率降低。(6)刀具轴向最大切削 深度越小,激振力矩越小,系统的振动越弱。与减小工件进给速度相比,生产效 率相同时,刀具轴向最大切削深度的减小,更能有效的减弱切削加工系统的振动。 山勺、人学博t:学位论义 利用虎形体的概念,论述一J’}_件理沦几何模创、}件)L何模型和误荤模州的 建众方法,并介绍了表面粗糙度的评定计算方法 可以通过简化模型、集成模烈、消隐和分川计铆一的方法提高分度凸轮
【学位授予单位】:山东大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TG506

手机知网App
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 晓林;安装在Caterpillar公司的单元式加工系统[J];世界制造技术与装备市场;1998年02期
2 Derek Korn;;直接来自CAM的机器人铣削加工系统[J];现代制造;2007年03期
3 ;理化所研制成功纳米光子学超细微加工系统[J];机械工程材料;2007年06期
4 Derek Korn;;直接来自CAM的机器人铣削加工系统[J];现代制造;2007年S2期
5 肖贵;;机械加工系统运行状态异常检测方法及措施探讨[J];企业技术开发;2011年03期
6 谢丽华;CAD/CAM一体化线切割加工系统[J];机械工人.冷加工;2005年06期
7 何定健;李建勋;王勇;;深孔加工关键技术及发展[J];航空制造技术;2008年21期
8 解冀生;西德Mause-Schaerer公司可变加工系统《Produktionssystem2000》简介[J];组合机床与自动化加工技术;1979年12期
9 邹新宇;;面向网络的数控加工系统设计[J];电工技术;2006年06期
10 张曙;;数控新纪元:聪明加工系统[J];航空制造技术;2007年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 汪菲;;虚拟数控切削系统的研究[A];第十三届全国机构学学术研讨会论文集[C];2002年
2 ;热轧辊CO_2激光加工系统[A];力学与西部开发会议论文集[C];2001年
3 牛奔;晏恒峰;袁建文;张强;陈继民;刘富荣;;基于ExtraTech控制器的光纤激光加工系统的研究[A];第14届全国特种加工学术会议论文集[C];2011年
4 张成梁;;百色水利枢纽人工砂石加工系统[A];庆祝广西水利厅成立50周年专辑[C];2004年
5 陈统坚;彭永红;;智能加工控制系统:目标、特征与途径[A];1995年中国智能自动化学术会议暨智能自动化专业委员会成立大会论文集(上册)[C];1995年
6 杜国军;付利平;王咏梅;王继红;杨松;王英鉴;;准分子激光成像系统的研究[A];中国空间科学学会空间探测专业委员会第十八次学术会议论文集(下册)[C];2005年
7 邱维宝;傅星;张师伟;邬泳;杨恒宗;;激光加工系统中基于TCP/IP的高速数据传输技术的研究[A];中国光学学会2006年学术大会论文摘要集[C];2006年
8 俞敏;杨力;;基于nRF2401的光学在线检测系统的设计与实现[A];2008中国仪器仪表与测控技术进展大会论文集(Ⅲ)[C];2008年
9 水仁德;王琪;;成人数量加工系统的跨通道研究[A];第十届全国心理学学术大会论文摘要集[C];2005年
10 张成梁;;新疆喀腊塑克水利枢纽工程人工碎石加工系统设计[A];中国水利水电工程第二届砂石生产技术交流会论文集[C];2008年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 王志松涂贤平;正昌研发生物质能源加工系统[N];常州日报;2007年
2 五德胜;自动化仪表业明天更美好[N];中国电力报;2003年
3 本报记者 兰海侠;激光切割机市场预热 国内企业蓄势而为[N];机电商报;2007年
4 孙建;莱钢焦化厂焦油加工系统月节水超3000吨[N];世界金属导报;2007年
5 付浩;盐湖钾肥拔青海科技进步头筹[N];中国化工报;2008年
6 齐成勇;高端定位开阔创新视野[N];中国纺织报;2007年
7 陈双喜;王希明;山焦技改挖潜实力大增[N];中国化工报;2003年
8 杨慎勤;砂石骨料从这里流出[N];中国水利报;2001年
9 陈建水;溪洛渡水电站建设将实现四大突破[N];凉山日报(汉);2008年
10 通讯员 崔国强、郑戈 记者 许卫兵;我省首包特种高质量钢水在唐钢诞生[N];河北日报;2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 郭培全;分度凸轮虚拟切削加工系统研究[D];山东大学;2005年
2 黄克正;复杂表面成形切削加工系统设计智能化理论与应用研究[D];山东工业大学;1993年
3 徐惠宇;微细电解加工系统及其相关工艺的研究[D];南京航空航天大学;2005年
4 汪文津;数控车削系统物理仿真建模及其虚拟切削过程的研究[D];天津大学;2005年
5 张朝阳;纳秒脉冲电流微细电解加工技术研究[D];南京航空航天大学;2006年
6 王晓军;车削加工系统稳定性极限预测的研究[D];吉林大学;2005年
7 叶瑞芳;新型水射流导引激光加工系统光学特性与关键技术研究[D];厦门大学;2009年
8 胡振江;基于AFM探针刻划可控三维微结构加工技术研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
9 朱洪涛;精密磨料水射流加工硬脆材料冲蚀机理及抛光技术研究[D];山东大学;2007年
10 张威;准双曲面齿轮数控加工理论与仿真研究[D];天津大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张开敏;快速图像激光雕刻加工系统的开发与实现[D];武汉理工大学;2005年
2 夏林;基于UG环境下的NC代码反求[D];南昌大学;2007年
3 齐晓松;基于Java3D的虚拟加工系统关键技术研究[D];大连理工大学;2006年
4 李继运;微小研抛机器人加工系统开发研究[D];吉林大学;2007年
5 鞠霞;基于ARM的嵌入式钥匙加工系统设计与应用[D];曲阜师范大学;2006年
6 马云歌;烟草加工系统粉尘防爆安全评价的研究[D];安徽理工大学;2006年
7 郭成操;图形仿真加工系统的研究与开发[D];四川大学;2003年
8 张朝;虚拟数控车削加工系统研究与实现[D];苏州大学;2006年
9 井亮;激光微加工辅助系统研究[D];北京工业大学;2007年
10 李长波;实验型模块化生产加工系统KN-MPS的研究与开发[D];南京理工大学;2009年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026