弧面分度凸轮五轴非等价加工研究

通过分析弧面分度凸轮的啮合原理,结合五轴数控机床的结构特点,采用坐标变换的方法推导出五轴数控机床等价加工弧面分度凸轮的刀位控制方程。在此基础上,根据中点偏置原理推导了刀位补偿加工的刀具偏置方向及偏置量,最终得到了弧面分度凸轮非等价加工的五坐标刀位控制方程,并可以通过编程计算出弧面凸轮的加工数据,实现弧面分度凸轮的五轴非等价加工。     

弧面分度凸轮的三维实体建模与仿真加工

在已推导出的弧面分度凸轮廓面方程的基础上,提出弧面分度凸轮轮廓曲面三维实体建模的一种方法:以MAT-LAB为编程工具编写廓面程序,应用三维设计软件Pro/E4.0完成弧面分度凸轮机构的三维实体建模,同时在仿真加工模式下对弧面分度凸轮进行了加工刀具轨迹的模拟,给弧面分度凸轮机构的设计与数控加工提供了参考.     

弧面分度凸轮通用数控加工的进给速度控制

为避免实际切削进给速度的变化降低弧面分度凸轮的加工质量,从编程进给速度F指令的物理意义入手,分析了弧面凸轮在通用数控机床上加工时的编程进给速度与实际进给速度的关系.研究表明,由于在通用数控机床上加工弧面凸轮需要包括两个旋转运动的4坐标或5坐标联动,使两连续刀位点之间的实际移动距离与当量移动距离的不相等,是造成刀具的实际进给速度与编程进给速度不一致的根本原因.根据编程进给速度与实际进给速度的关系,在编程时给每个程序段都安排各自所需的F指令值,凸轮加工时的实际进给速度就可保持为常量,加工出的凸轮工作廓面无刀痕,表面加工质量明显提高.研究结果为弧面分度凸轮数控加工进给速度的控制提供了理论依据,有较好的应用价值.     

求解弧面分度凸轮廓面数控加工刀具轨迹通用方程

对弧面分度凸轮轮廓曲面进行数控加工编程前需确定刀具轨迹方程。针对不同滚子形状及凸轮轴线与从动盘轴线成任意角度的情况,基于微分几何原理,应用包络面理论建立统一数学模型的弧面凸轮廓面方程。在此基础上进一步推导出数控加工刀具轨迹方程的通用解析表达式。此结果可作为数控加工弧面分度凸轮廓面编程时的数学模型,也可应用于弧面凸轮加工过程的仿真、加工误差分析和廓面修形等方面。     

弧面分度凸轮加工进给速度修正及编程

对弧面分度凸轮数控加工中实际进给速度的变化做了理论分析,推导出进给速度变化量计算公式。通过编程对进给速度修正,使刀具切削进给速度保持均匀,从而使凸轮加工质量明显提高。     

变直径弧面分度凸轮的加工

从凸轮与滚子在空间的啮合关系入手,分析了变直径刀具加工弧面分度凸轮的运动关系,确定了采用刀位补偿原理加工变直径弧面分度凸轮基本思路,推导了变直径刀具的补偿方向和补偿量的计算公式,最后利用CAXA和CAMAND等软件的后处理功能,实现了刀位验证.     

弧面分度凸轮廓面的加工

简要介绍弧面分度凸轮的发明和在现代机械中的应用状况;并分别介绍目前已有的弧面分度凸轮廓面的加工方法,指出各种加工方法的优缺点。分析数控加工中心自动换刀机械手(ATC)弧面分度凸轮的加工,提出ATC弧面分度凸轮的加工方案和该加工方案所用设备的基本参数。     

弧面分度凸轮的非等价加工研究及误差分析

从提高弧面分度凸轮的加工精度和加工效率出发,对弧面分度凸轮的非等价加工进行了研究。通过旋转坐标变换,对加工过程中的补偿量和补偿方向进行了推导和计算,建立了非等价加工的实际廓面方程,采用几何的方法推导了非等价加工的实际廓面与设计的理论廓面之间的误差计算方法。并进行了误差的分析,期望实现一种既能提高加工效率、降低加工成本,又能满足加工精度要求的弧面分度凸轮加工方法。     

一种新的弧面分度凸轮廓面精加工方法

针对现有弧面分度凸轮廓面修形方法存在的不足,提出了一种全新的弧面分度凸轮廓面修形方法,并对该修形方法进行了理论分析与加工实践.提出了对传统范成法加工的刀具轨迹进行修正来加工弧面分度凸轮的原理和实现方法.该方法是对传统范成法的发展,实现了范成法的单侧面加工,既克服了传统范成法加工的不足,提高了弧面分度凸轮表面加工质量,又使得凸轮机构的啮合特性得到改善.     

自动换刀机构弧面凸轮建模与造型分析

针对自动换刀机构中弧面凸轮工作廓面设计加工困难,分度期轮槽两侧廓面同时与滚子啮合的问题,以某加工中心的弧面凸轮为例,分析了弧面凸轮与分度盘的运动及位置关系,推导并修正了弧面凸轮的轮廓曲面数学方程;采用分段建模的方法,在Pro/E中编程分别创建弧面凸轮分度期、停歇期的各轮廓曲线簇,通过线面实体化造型,实现了弧面凸轮的精确建模。结合弧面凸轮廓面性能分析和加工实例,验证了该模型满足设计与加工要求,为提高其数控磨削加工精度提供了技术支持。     

空间凸轮廓面侧铣加工及最小二乘优化刀位方法

通过对空间凸轮非等价加工方式下理论刀轴轨迹曲面微分几何特性的研究，表明加工空间凸轮工作廓面必然存在法矢异向误差。为寻求加工误差最小的最佳刀轴矢量，提出了数控侧铣加工空间凸轮廓面的方法。根据实际刀轴轨迹面是直纹面的性质，以NURBS直纹面重构理论刀轴轨迹面，采用最小二乘优化方法确定侧铣加工刀位，给出了理论加工误差模型，并通过实例的数值计算和加工实验结果证明了该方法的有效性。     

圆柱分度凸轮的数控加工及理论制造误差分析

介绍了两轴联动数控加工圆柱分度凸轮的编程坐标换算方法 ,导出了两轴联动加工的理论制造误差计算公式 ,结合实例进行了误差分析 ,对圆柱分度凸轮廓形的数控加工具有指导意义     

直角式精密分度凸轮数控加工算法

根据直角式精密分度凸轮的工作原理,提出了一种无冲击分度凸轮的设计和加工方法。分析了凸轮和转盘的位置、角速度、角加速度的变化规律,给出了直角式精密分度凸轮的设计算法,同时计算了数控加工的刀位轨迹,并给出了四坐标联动数控加工和编程方法。运用数控机床加工出了直角式精密分度凸轮,其加工效率明显提高。凸轮在实际安装运行后,分度的准确性和平稳性得到了明显的改善。实例验证了所提出的设计和加工算法的正确性和高效性。     

盘刀加工等基圆锥齿轮的刀具位姿及运动轨迹计算

为了实现使用盘形铣刀数控加工等基圆曲线齿锥齿轮,基于等基圆曲线齿锥齿轮理论,通过建立盘形铣刀加工数学模型,求解了决定刀具空间姿态的主要参数。通过盘形铣刀刀轴矢量、刀心坐标的求解,得到了轮坯坐标系下的刀位。结合通用五坐标数控机床,求得了五坐标数控加工等基圆锥齿轮运动轨迹的表达式。通过三维造型,对刀位求解进行了分析验证;通过仿真切削加工,验证了运动轨迹的正确性。结果表明,利用盘形铣刀数控加工等基圆锥齿轮的刀具位姿、运动轨迹的求解正确,在通用数控机床上利用盘形铣刀能够加工等基圆曲线齿锥齿轮。     

基于UG NX6.0的弧面分度凸轮三维实体建模与仿真加工

以弧面分度凸轮工作轮廓面方程为基础,基于UGNX6.0和MATLAB提出了弧面分度凸轮空间轮廓曲面三维实体建模的一种新方法,通过UG运动仿真对建模结果进行分析验证,同时运用UG数控加工模块对弧面分度凸轮的加工刀轨进行了模拟,为空间凸轮机构的设计与数控加工提供了参考依据。     

锥形摆线啮合副加工方法

为解决锥形摆线啮合副软齿面的切削加工和硬齿面的磨削加工,提出用指锥刀具/磨具直接形成零件轴向锥形,而零件断面摆线或圆弧齿通过展成方式形成的"指锥包络"切削/磨削加工方法.以锥形摆线轮的大端作为基准,推导锥形摆线轮和锥形圆弧内齿轮切削/磨削过程中的刀具/磨具中心轨迹方程.针对理论推导的刀具/磨具中心轨迹方程,运用Pro/Engineer软件,对啮合副零件的切削/磨削加工过程进行了运动仿真,验证理论推导的正确性和加工方法的可行性.在理论推导及加工仿真的基础上,进一步完成样机的试制.在ZC1066H三坐标测量机上,对样机的锥形啮合副零件进行加工精度测量,测得锥形摆线轮断面周节累积误差为0.035 mm,圆弧内齿轮断面周节累积误差为0.014 mm,测量结果表明该加工方法切实可行,且具有较高的精度.     

基于Pro/E的空间分度凸轮精确建模与加工

建立了空间分度凸轮的从动滚子中心线轨迹方程,利用Pro/Engineer软件提供的“方程式”和“加厚”功能,生成凸轮的理论廓线,实现了空间分度凸轮的三维数字化精确建模.采用Pro/NC模块的4轴轨迹加工方式对凸轮沟槽进行数控加工与模拟,提高了空间分度凸轮数控加工的精度和效率.     

圆柱分度凸轮单侧面加工及误差计算方法研究

应用空间啮合原理和旋转变换矩阵理论，推导了圆锥滚子从动件圆柱分度凸轮的理论工作廓面方程及单侧面加工凸轮实际工作廓面方程；廓面采取单侧面加工时，给出了刀具误差对凸轮廓面法向误差影响的精确计算方法和近似计算方法，解决了空间凸轮廓面误差计算的难题，进一步完善了圆柱分度凸轮机构的设计和制造理论。     

圆锥滚子直动从动件圆锥凸轮的数控加工

应用单参数曲面族包络面理论分析和研究圆锥滚子直动从动件圆锥凸轮机构，导出了圆锥凸轮廓面的数学表达式。以此为基础，建立了采用尺寸等于或小于圆锥滚子尺寸刀具加工圆锥凸轮时的刀具刀尖轨迹方程。     

在数控机床上用插齿刀加工卵形齿轮的数值计算

分析了在数控机床上用插齿刀加工卵形齿轮的原理，导出了卵形齿轮节曲线任意弧长和三个联动运动增量值的计算公式，并作了实例计算，解决了卵形齿轮数控和加工编程的数值计算问题。