數(shù)控車削多面體機床的運動機理及其樣機設(shè)計研究.pdf

1、在工程設(shè)計中，一些機械零件，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合下具有獨特的優(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。 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。本文運用矢量建模的方法，利用相對螺旋運動的知識對車削多面體的運動機理進行了研究，提出了三種車削多面體的方案，即：徑向變速運動車削、變角速度車削和近似車削。為了比較各方案的優(yōu)缺點，選擇最合適的方案進行切削試驗，對各方案的車削過程進行了仿真，得知近似車削是可行的方案，并對近似車削多面體的刀尖軌跡曲線進行了研究，計算出車削的誤差。在此基礎(chǔ)上，提出了多刀車削的方案，并對多刀車削的誤差進行分析。 根據(jù)近

3、似車削多面體的運動要求設(shè)計了車削多面體的樣機的整體結(jié)構(gòu)。根據(jù)車削多面體的運動機理，要給車刀增加一個旋轉(zhuǎn)的運動，因此設(shè)計了一個動力頭，由電動機直接驅(qū)動刀盤旋轉(zhuǎn)。在動力頭中，刀具軸是最重要的部件之一，所以對其進行重點分析。建立了其動力學(xué)模型，并計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)點等參單元對刀具軸的動力特性進行了分析計算。 根據(jù)有限元分析的內(nèi)容，分析了原來設(shè)計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其靜、動特性的影響，對刀具軸部件的結(jié)構(gòu)進行了動態(tài)改進設(shè)計。 根據(jù)數(shù)控機床設(shè)計方法及理論，結(jié)合車削多面體的運動機理，進行了樣機的工藝范圍及其總體方案設(shè)計，確定了機床的主要參數(shù)。進行了車削多面體的樣機的試制，并為動力頭選擇了合適的電動機。采用基于DSP技術(shù)的多軸運動控制器對樣機的各軸進行實時的運動控制，設(shè)計了車削多面體機床的數(shù)控系統(tǒng)及主傳動系統(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