4912-螺旋式榨油机的设计【机械毕业设计全套资料+已通过答辩】
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附录 中文翻译 多轴联动数控加工空间凸轮的刀具轨迹生成方法和误差控制方法 容胜理 陈华社 摘要 ：在这篇文章中，基于齐次坐标变换和共轭曲面理论基础，提出了一种刀具轨迹生成方法来加工空间凸轮，以建立这一类产品之间的设计和制造。对设计和制造产品之间的表面数学错误（弦偏差）的进行了分析和使用，并以此为基础选择刀具轨迹控制点。此外，发达国家的刀具轨迹生成方法是通过仿真切削软件与实体模型来验证。这也是通过在五轴联动数控机床对模型材料进行轨迹切削的验证。结果表明，该凸轮表面的数学错误可控制在误差允许的范围内。 1 引言 在制造业中，凸轮是必不可少的机械零件。加工凸轮轮廓是一个复杂的和精确的任 务。凸轮设计和生产的传统方法是时间长，容易出错，尤其是空间凸轮机构。空间凸轮 机构，例如变螺距丝杠的织机组织，和轧辊齿轮凸轮自动换刀装置，通常是通过特殊机 器制造的。制造工厂往往保密其制造技术，很少有发表的论文涉及这个课题。由于越来 越多地使用电脑进行设计及制造，传统的加工生成空间凸轮表面的技术已被多轴数控加 工和 过，商业 统所生成的一般用途的多轴 数控加工程序，无法生成这种设计 时必须考虑误差的空间凸轮表面。从空间凸轮的表面 几何形状的角度来看，许多研究人员在合成凸轮表面几何形状时利用了共轭曲面理论； 而另一种做法是基于理论。不过，在上述工作中，没有提供加工方法和机床设置说明。 从空间凸轮加工的角度来看， 查研究了机床的准双曲面螺旋锥齿轮 装置的不同制造方法。最近， 同伴 作进行设计和制造变螺距丝杠和 滚子凸轮齿轮。然而，在他们的工作中未提及在刀具轨迹生成的过程中对于已加工表面 误差的控制。在篇文章里，选定了一种所谓的滚子凸轮 自动换刀装置的空间凸轮，以展 示提出的刀具轨迹生成和误差控制方法。刀具轨迹控制点是计算出来的，建立在弦偏差 的基础上，以确保加工的精确度。发达国家的刀具路径被后来的加工人员转换为分析数 控代码表达，同时考虑到运动学中关于 5轴联动机床的描述。核实验证的数控程序，一 种切削仿真软件 术，被用来模拟切割的几何学和运动学。切削轨迹实验也 是用模型材料来演示并且说明实际应用开发的方法。 2 凸轮表面几何形状的推导 如图所示，辊齿轮凸轮机构，包括一个操纵弧面凸轮和 6圆柱滚子塔式结构。 1，是 用来作 为一个例子，图中有坐标系统的定义。 2，坐标系统的 O,X,Y,Z 连接在固定的框架上。移动坐标系统2 2 2 2O X Y Z，3 3 3 3O X Y Z，1 1 1 1r r r Y 式结构滚子相关联。综合各啮合滚子的情况，所有滚子按顺序编号，第一个滚子标示为“（ 1）“第六个滚子标记为”（ 6）“（图 1）。则第 i 可以描述如下： i =（ i 1） 60 采用 4 4齐次坐标变换矩阵，坐标系统1 1 1 1r r r Y 于坐标系统2 2 2 2O X Y 21下可以得到： 其中，j j Y 协调系统i i i C”和“ S”分别是指余弦和正弦职能。共轨曲面方程 1在矩阵形式中关于第 I 个啮合滚子，以协调系统1 1 1 1r r r Y Z，可以用轻辊半径 r，曲线坐标系的啮合表面 u 和 来表示； 现在，可以通过将公式（ 3）转化为坐标系统2 2 2 2O X Y Z，得到理想的表面轮廓方程 2S ， 坐标系统2 2 2 2O X Y 微分几何基础上， 2可以从公式（ 4）得到： 根据该共轨曲面理论，在正常的矢量方向接触点，这两个共轨曲面没有相对速度，极角 可由以下公式确定： 2 （ 6） 其中 t 是时间变量换位矩阵。 D 是微分算子，上标“ T”是指换位矩阵。而代以公式（ 4）及（ 5）纳入上述方程解决 ，得 31 23()t a n( ) ( )id u C 因此，相对应第 i 个啮合滚子，完整的弧面凸轮表面轮廓及特定的投入产出关系可以由公式（ 4），（ 7）来描述。 3 加工辊齿轮凸轮的刀具位置 为加工共轨曲面辊齿轮凸轮，应该得出刀具尖端中心的位置和工具轴的方向，即刀具位置。生成方法是使用具有相同的啮合滚子的 圆筒形刀具完成切削过程。据图 2，相对应第 i 个啮合滚子，坐标系统t t t 坐标系统1 1 1 1r r r Y 具的位置可表示为： 是刀具的切削深度。第三和第四栏的 1坐标体系1 1 1 1r r r Y 别代表刀具主轴的前进方向和刀具尖端中心的位置。此外，由于刀具是一个旋转刀具，是很重要，并由问号标注，因此，在这里可以忽略。 值得注意的是，刀具的运动和工件是相对的，就像在加工运作过程中啮合滚子与弧面凸轮相对一样。这一事实表明，理想的刀具的位置，应该转化到坐标系2 2 2 2O X Y 以计算如下： 为生成凸轮轮廓，公式（ 9）形成了所期望的刀具位置数据，不仅为粗铣有效，而且为完成铣削也有效。在粗略的操作中，要用圆筒形铣刀 与刀具半径小于滚子的刀具，刀具的切削深度限制在 0 u 1，根据公式（ 9） ,粗略地运算后，整体的运行是由使用圆筒形形式轧机与大小相同的滚子来完成，切削深度 u=1 4 小 结 本文介绍了一种生成刀位文件的方法，通过齐次坐标变换矩阵，在五轴联动的机床上制造空
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