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铣削加工中心自动换刀装置(ATC)弧面凸轮加工工艺

收藏本文 2024-03-25 点赞:6183 浏览:17139 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:随着机械制造业的进展,加工中心的利用越来越广泛。自动换刀装置(ATC)是加工中心的重要功能部件,弧面凸轮是自动换刀装置中的关键零件,其加工制造困难。利用国产弧面凸轮的自动换刀装置运转时噪音大、振动大。国内利用的高档自动换刀装置主要依赖进口。由此,探讨加工中心自动换刀装置弧面凸轮的加工工艺具有重要的现实作用。本论文对加工中心自动换刀装置弧面凸轮的加工误差和铣削力进行了浅析,并且进行了弧面凸轮的加工制作和性能测试。其探讨内容有以下几方面:首先,探讨了两旋转轴联动加工弧面凸轮时,相互联动的机床A轴和B轴运动误差对工件加工误差的影响,提出了用最小距离法建立弧面凸轮廓面误差数学模型,提出了用线性影响系数来快捷求解弧面凸轮廓面误差的最大值,运用等值线图表示了机床A轴和B轴运动误差与弧面凸轮廓面最大误差之间的联系,可为弧面凸轮加工机床精度的确定提供参考。其次,探讨了由铣削和磨削造成的工件二次定位误差对弧面凸轮廓面误差的影响,用等值线图描述了工件圆周方向的定位误差和轴线方向的定位误差与弧面凸轮廓面最大误差之间的联系,以而为确定夹具的设计精度提供论述指导,以实现通过制约夹具误差来制约工件的二次装卡定位精度。第三,探讨了弧面凸轮加工时的铣削力。建立了弧面凸轮铣削力数学模型并给出了计算流程,以T0型弧面凸轮加工为例计算出了铣削加工的铣削力。通过计算发现,利用右旋刀刃铣刀粗铣时,若铣削深度过大,右旋槽法向铣削力和铣削力振幅小;精铣时右旋槽法向铣削力和铣削力的振幅比左旋槽的小。利用左旋刀刃铣刀铣削时,情况正好相反。对右旋槽和左旋槽铣削力不同的现象进行了浅析,给出了螺旋槽由于旋向不同,铣削力不同,而导致槽宽不同现象的制约策略。第四,进行了弧面凸轮加工制作,在上面陈述的误差浅析和铣削力计算的指导下,通过改造夹具、转变工艺参数,成功制造出了合格的用于加工中心自动换刀装置的弧面凸轮。通过转变粗铣的铣削深度,解决了螺旋槽旋向不同槽宽不同的不足。最后,对利用了自制弧面凸轮的加工中心自动换刀装置进行了性能测试与检验。利用自己制作的实验装置检测了自动换刀装置输出角位移、角速度、角加速度,与论述值进行比较,实测值与论述值相符。另外,与日本进口的自动换刀装置作了相同的比较实验,实验结果显示自制产品的性能与日本产品相当。对利用了自制弧面凸轮的加工中心自动换刀装置进行了200万次可靠性试验。在实验历程中,适时观察和采集凸轮箱体的振动速度;当机床主轴已经出现故障的时候,自动换刀装置仍然正常。实验结束后,对装置进行拆卸并检查零件,发现凸轮箱体内的其它零件比弧面分度凸轮本身的磨损要大得多,这证明了自制弧面凸轮的质量是可靠的。关键词:弧面凸轮论文廓面误差论文铣削力论文自动换刀装置论文

    摘要5-7

    Abstract7-15

    第1章 绪论15-29

    1.1 弧面凸轮的探讨近况15-26

    1.1.1 国外关于弧面凸轮的探讨近况15-17

    1.1.2 中国台湾地区关于弧面凸轮的探讨近况17-20

    1.1.3 国内关于弧面凸轮的探讨近况20-26

    1.2 加工中心ATC的探讨近况26

    1.3 已探讨的不足之处26-27

    1.4 本论文探讨内容27-29

    第2章 机床误差对弧面凸轮廓面加工误差的影响29-45

    2.1 加工策略介绍29-30

    2.2 用最小距离法建立数学模型30-34

    2.2.1 坐标系的建立30

    2.2.2 弧面凸轮廓面数学模型的建立30-33

    2.2.3 弧面凸轮廓面加工误差数学模型的建立33-34

    2.3 弧面凸轮廓面误差算例34-37

    2.4 线性影响系数37-41

    2.5 弧面凸轮廓面误差最大值41-43

    2.6 本章小结43-45

    第3章 工件定位误差对弧面凸轮廓面加工误差的影响45-71

    3.1 工件周向定位误差和轴向定位误差的定义45

    3.2 由件定位误差造成的凸轮廓面加工误差的数学模型45-51

    3.2.1 坐标系的建立45-46

    3.2.2 含误差的弧面凸轮廓面数学模型46-50

    3.2.3 廓面误差数学模型50-51

    3.3 实例计算51-63

    3.4 线性影响系数63-68

    3.5 廓面误差最大值68-70

    3.6 本章小结70-71

    第4章 弧面凸轮铣削力浅析71-173

    4.1 主切削力数学模型71-72

    4.2 铣削力数学模型72-76

    4.3 弧面凸轮铣削力76-90

    4.3.1 坐标系的建立76-77

    4.3.2 刃相位角77-78

    4.3.3 刃单位切线矢量78-79

    4.3.4 前刀面径向单位切线矢量79-80

    4.3.5 刀刃上任意点的位置矢量80-81

    4.3.6 铣削相对速度矢量81-83

    4.3.7 铣削厚度数学模型83-85

    4.3.8 铣削宽度85

    4.3.9 铣削力85-86

    4.3.10 法向铣削力、切向铣削力和轴向铣削力86-89

    4.3.11 铣削力计算流程89-90

    4.4 算例90-172

    4.4.1 粗铣铣削力90-94

    4.4.2 刃初始相位对铣削力的影响94-110

    4.4.3 精铣铣削力110-116

    4.4.4 刃数量的影响116-129

    4.4.5 铣削深度的影响129-132

    4.4.6 铣刀转速的影响132-160

    4.4.7 左旋槽与右旋槽铣削力的差别160-172

    4.5 本章小结172-173

    第5章 弧面凸轮的加工与制作173-181

    5.1 加工设备173

    5.2 实验历程173-180

    5.2.1 件定位误差173-179

    5.2.2 让刀和槽宽不一致现象179-180

    5.2.3 实验结果180

    5.3 本章小结180-181

    第6章 性能测试与检验181-197

    6.1 性能检测实验181-186

    6.1.1 实验平台181

    6.2.2 检测结果181-186

    6.2 200万次可靠性试验186-195

    6.2.1 试验策略186

    6.2.2 试验历程186

    6.2.3 试验结果186-195

    6.3 本章小结195-197

    结论197-199

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