【正文】 要由內(nèi)凸輪 1,凸輪擺桿 3,系桿 4 和太陽(yáng)輪 5 等組成。而超聲振動(dòng)研究 .振幅為微米 ,頻率在千赫以上 ,不僅可以保證超精密加工的質(zhì)量 ,而且可用更大的切削用量 ,可獲得較高的生產(chǎn)率 . 對(duì)振動(dòng)切削機(jī)理的深入研究 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 10 當(dāng)前和今后一個(gè)時(shí)期對(duì)振動(dòng)切削機(jī)理的研究將主要集中在振動(dòng)切削狀態(tài)下工件上多余金屬是如何與工件相分離并形成屑的 ,與傳統(tǒng)切削方法有所不同 。4)振動(dòng)切削中 ,材料破壞過(guò)程與普通切削的擠壓滑移過(guò)程有區(qū)別 ,它由每次沖擊都產(chǎn)生微細(xì)破壞而完成切削 . 4 振動(dòng)切削加工技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 隨著傳統(tǒng)加工技術(shù)和高新技術(shù)的發(fā)展 ,振動(dòng)切削技術(shù)的應(yīng)用日益廣泛 ,振動(dòng)切削研究日趨 深入 ,主要有一下幾個(gè)方面 : 研制和采用新的刀具材料 在現(xiàn)代產(chǎn)品中 ,鈦合金、純鎢、鎳基高溫合金等難加工材料所占的比例越來(lái)越大 ,對(duì)機(jī)械零件加工質(zhì)量的要求越來(lái)越高 .為了更好地發(fā)揮刀具的效能 ,除了選用合適的刀南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 9 具幾何參數(shù)外 ,在振動(dòng)切削中 ,人們將更多的注意力轉(zhuǎn)為對(duì)刀具材料的開(kāi)發(fā)與使用上 ,其中突然金剛石、人造金剛石和超細(xì)晶粒的硬質(zhì)合金材料的研究和應(yīng)用為主要方向 . 拓寬振動(dòng)切削加技術(shù)的應(yīng)用范圍 振動(dòng)切削技術(shù)將主要應(yīng)用于 : 難加工金屬材料 。從振動(dòng)切削實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)到對(duì)振動(dòng)切削機(jī)理與本 質(zhì)的研究都達(dá)到了比較廣泛和比較深入的程度 . 2 本設(shè)計(jì)研究的對(duì)象及內(nèi)容 （本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)任務(wù)是設(shè)計(jì)鉆床主軸箱內(nèi)的激振器部件）。 本畢業(yè)設(shè)計(jì)是在 我的導(dǎo)師 張杰教授的精心指導(dǎo)下完成的， 導(dǎo)師的 嚴(yán)謹(jǐn) 治學(xué)的態(tài)度 、淵博的知識(shí)、無(wú)私的奉獻(xiàn)精神 使我深受啟迪。 本畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要特點(diǎn)有： 1．機(jī)構(gòu)創(chuàng)新 該新型擠壓攻絲機(jī)構(gòu)采用了內(nèi)凸輪齒輪組合機(jī)構(gòu)，凸輪副的壓力角小，機(jī)構(gòu) 動(dòng)力傳遞性好。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容 編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過(guò)的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過(guò)的材料。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。內(nèi)凸輪廓線光滑連續(xù)且具 周行性，理論廓線方程通式以顯函數(shù)的形式給出，易于數(shù)控加工編程。從尊敬的導(dǎo)師身上，我不僅 學(xué)到了扎實(shí)、寬廣的專業(yè)知識(shí)，也學(xué)到了 許多 做人的道理。 隨著制造業(yè)水平的不斷提高 ,振動(dòng)切削越來(lái)越顯示出其優(yōu)越性 .周向振動(dòng)切削加工理論應(yīng)用于孔加工時(shí) ,如何使主軸實(shí)現(xiàn))s in (0 atA??? ?? 輸出運(yùn)動(dòng)規(guī)律就成了周向振動(dòng)孔加工設(shè)備設(shè)計(jì)的技術(shù)關(guān)鍵 ,國(guó)內(nèi)外許多專家做了大量的研究工作 .現(xiàn)有的研究成果表明 ,關(guān)于 )s in (0 atA??? ?? 切削運(yùn)動(dòng)規(guī)律實(shí)現(xiàn)的基本思路是 :在刀具與工件之間實(shí)現(xiàn)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)分量 0? 與擺振分量 )sin(atA? 的合成 . 本設(shè)計(jì)中的 振動(dòng)攻絲是在普通攻絲的基礎(chǔ)上，疊加上一個(gè)沿螺旋方向振動(dòng)的切削方法 .它把連續(xù)的切削運(yùn)動(dòng)變成斷續(xù)的切削運(yùn)動(dòng)，將有限的能量集中為脈沖形式釋放出來(lái)，從而改善了攻絲的切削性能 .按照振動(dòng)與切削主運(yùn)動(dòng)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)形式的不同，振動(dòng)攻絲可分為 4種形式 (圖 1). 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 8 方案分析 在上述 4種形式中， b、 c 和 d工件都有運(yùn)動(dòng)，這就使得整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)龐大，故不宜采用 .而對(duì)于 a只有絲錐運(yùn)動(dòng)，因而可通過(guò)簡(jiǎn)單機(jī)構(gòu)予以實(shí)現(xiàn) . 故本 設(shè)計(jì)采用 a方案 . 本設(shè)計(jì)的內(nèi)凸輪齒輪式主軸激振器的切削主運(yùn)動(dòng)為刀具轉(zhuǎn)動(dòng)刀具擺振 .采用內(nèi)凸輪齒輪組合機(jī)構(gòu)為傳動(dòng)原理 ,設(shè)計(jì)出來(lái)的回轉(zhuǎn)振動(dòng)擠壓攻絲機(jī) ,能實(shí)現(xiàn)對(duì)塑性較好的材料進(jìn)行振動(dòng)擠壓攻絲 . 3 振動(dòng)切削本質(zhì)與機(jī)理的研究 振動(dòng) 切削不同于常規(guī)的切削加工 ,其工藝效果與常規(guī)切削加工亦有顯著不同 .為了認(rèn)識(shí)和掌握振動(dòng)切削本質(zhì) ,更好地運(yùn)用振動(dòng)切削規(guī)律 ,人們對(duì)振動(dòng)切削的機(jī)理進(jìn)行了一系列探索和研究 . 山東工業(yè)大學(xué)張勤河等人通過(guò)對(duì) 超聲振動(dòng)鉆削加工陶瓷的研究 ,認(rèn)為是靜態(tài)負(fù)載的接觸力與沖擊力同時(shí)作用在工件上 .他們?cè)谠囼?yàn)研究中用 掃描電鏡觀察陶瓷的加工表面 ,得出金剛石刀具顆粒如同一個(gè)個(gè)小壓頭 ,在作用于工件表面瞬間產(chǎn)生裂紋與裂紋的擴(kuò)展 .從無(wú)螺紋表面質(zhì)量的主要因素 ,振動(dòng)切削不同于常規(guī)切削 — 刀具擠壓工件 ,使工件產(chǎn)生塑性變形 ,振動(dòng)切削在一個(gè)周期內(nèi)切削長(zhǎng)度小 ,刀具切削工件的瞬時(shí)速度較高 ,切削時(shí)間短 ,刀具與工件間斷分離 ,切削液能進(jìn)入切削區(qū) ,切削溫度降低 ,破壞了積 屑瘤和鱗刺的產(chǎn)生 ,即便產(chǎn)生積屑瘤也難以附在刀具上 .刀具與切屑的分離作用是振動(dòng)切削最根本的特點(diǎn) ,正是這一特點(diǎn)才使得刀尖每次能以極大的加速度沖擊工件進(jìn)行切削 . 南京理工大學(xué)芮小健等人從切削過(guò) 程分析著手 ,研究了振動(dòng)切削過(guò)程中刀具與被切削工件之間的力學(xué)作用規(guī)律 ,得出如下結(jié)論 :1)刀具以沖擊載荷作用于被切材料 ,其動(dòng)態(tài)應(yīng)力波作用是改善切削效果的一個(gè)主要因素 。 非金屬材料 。振動(dòng)切削中刀具與工件相互作用的力學(xué)分 析 。其內(nèi)凸輪的廓形具有多峰谷和中心對(duì)稱的特點(diǎn)；兩個(gè)對(duì)稱布置的凸輪擺桿 3 能夠使機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)功率分流傳遞；同一凸輪擺桿 3 上的兩個(gè)凸輪滾子 2 同時(shí)與內(nèi)凸輪 1 接觸形成幾何封閉，以滿足凸輪擺桿 3 正反向驅(qū)動(dòng)的要求。那么，主從動(dòng)件的配置方案亦有兩個(gè)：一個(gè)是以內(nèi) 凸輪 1 和系桿 4 為主動(dòng)構(gòu)件， 以太陽(yáng)輪 5 為從動(dòng)構(gòu)件；另一個(gè)是以內(nèi)凸輪 1 和太陽(yáng)輪 5為主動(dòng)構(gòu)件，以系桿 4為從動(dòng)構(gòu)件。為了便于分析，給機(jī)構(gòu)附加一個(gè)“ H? ”勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)化為滾子擺 桿從動(dòng)件內(nèi)凸輪機(jī)構(gòu)與齒輪機(jī)構(gòu)的串聯(lián)組合機(jī)構(gòu)。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 17 圖 3 傳 動(dòng) 路 線 圖 2 凸輪機(jī)構(gòu)綜合 凸輪平衡圓半徑與構(gòu)件長(zhǎng)度的關(guān)系 如圖（ 4）所示 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 18 定義：以凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)中心 O 為圓心，以 hrr ba ?? 為半徑的圓為凸輪的平衡圓?？紤]到機(jī)構(gòu)的整體布局，設(shè)平衡 圓 上 B? 曲線弧所對(duì)的圓心角為四分之一圓周角即 ?90 ，則內(nèi)凸輪廓線的峰（谷）數(shù) N可表示為： 24 ?? nN ?n 0、 3 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （ 8） 凸輪廓線設(shè)計(jì) 由圖 4知， B 點(diǎn)和 B′點(diǎn)的坐標(biāo)可分別表示為： ??????????? ???????? )s i n ()s i n ( )c o s ()c o s (00 ???? ????BCOCBBCOCB LLEBODy LLECDCx ? ? ? ? （ 9a） ?????????????????????)s i n()s i n()c os ()c os (39。39。，則有： ? ?? ??????? ??? )c o s ()s in ( )s in ()c o s ( ??? ???Ly LxBB ? ? ? ? ? ? ?? ?? ?? ? （ 9b） ? ?? ????????? ??? )c o s ()s in ( )s in ()c o s (39。 公式（ 9）和公式（ 10）分別為凸輪滾子 B和 39。 ????????????????????????????? ?2~0)()(2)()( )(22 C o sS i nS i nS i nS i nS i nrr a 確定齒輪齒數(shù) 與 NGW 周轉(zhuǎn)輪系相類似，齒輪齒數(shù) iZ ， HZ 應(yīng)滿足同心條件、安裝條件和鄰接條件。 ： 上述介紹了內(nèi)凸輪齒輪組合機(jī)構(gòu)的原理，建立了內(nèi)凸輪平衡圓的概念，給出了內(nèi)凸輪齒輪組合機(jī)構(gòu)的尺度綜合方法。 當(dāng)凸輪擺桿 3 的個(gè)數(shù)等于 3時(shí)，內(nèi)凸輪的峰谷數(shù) N的取值序列為： 1 ? 。經(jīng)圖形分析，花鍵套上對(duì)稱分布 6個(gè)齒一邊 3個(gè)，連桿上做 2個(gè)齒，根本上述齒輪的參數(shù) 畫(huà)出齒輪的齒形，如下圖 （ a） 所示： 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 28 （ a） 2．在圖（ a）中根據(jù)結(jié)構(gòu)分析確定： 銷子的直徑 d＝ 12 mm 連桿的最小輪廓寬度 L＝ 10 mm 連桿上安裝的滾子直徑 d＝ 20mm 3．花鍵的選擇 據(jù)分析選用花鍵的尺寸為 BDdN ??? ＝ 628216 ??? 根據(jù)花鍵的尺寸確定與其相配合的軸承： 軸承型號(hào)為 7000108 , 96840 ????? BDd 如下圖（ b）所示 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 29 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 30 第 五 章 機(jī)械式周向振動(dòng)主軸激振器的原理與結(jié)構(gòu) 1 概述 周向振動(dòng)切削加工理論應(yīng)用于孔類表面加工時(shí)，實(shí)現(xiàn) ? = 0? + A? Sin(at)的主軸運(yùn)動(dòng)規(guī)律是周向振動(dòng)孔加工設(shè)備設(shè)計(jì)的技術(shù)關(guān)鍵。第二種方法是在車床類設(shè)備上進(jìn)行孔加工，讓工件隨車床主軸一起旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)勻速運(yùn)動(dòng)分量 0? ，在車床尾座（或刀架）上安裝一個(gè)激振器，帶動(dòng)刀具實(shí)現(xiàn)振 動(dòng)分量 A? Sin(at)。 2 傳動(dòng)原理分析 周向振動(dòng)鉆床主軸激振器的傳動(dòng)原理如圖 1所示。由于擺桿 4與系桿 5鉸接 ,當(dāng)凸輪 1的轉(zhuǎn)動(dòng)速度1? =0，系桿 5以角速度 H? 勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，擺桿 4除了繞 C 點(diǎn)擺動(dòng)以外，同時(shí)還繞 O點(diǎn)公轉(zhuǎn)。則 H1? 可表示為： H1? = H???1 ? ? ? ? ? ? （ 2） 設(shè)內(nèi)凸輪的 峰（谷）數(shù)為 N，則擺桿 4 的擺動(dòng)頻率（每秒往復(fù)次數(shù)） f 為： f =（ H???1 ） N /（ 2? ）? ? ? ? ? ? ? ?（ 3） 式中： f 的單位為 ZH ； 設(shè)凸輪副的傳動(dòng)比為 )(14iti（ it 為凸輪副的結(jié)構(gòu)參數(shù)）、四桿機(jī)構(gòu) CBAOC 的傳動(dòng)比為 )(46ili（ il 為四桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)），則串聯(lián)組合機(jī)構(gòu)輸出構(gòu)件轉(zhuǎn)臂 6 角速度 H6? 為： H6? = H1? )(14iti )(46ili ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （ 4） 當(dāng)取四 桿機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比 )(46ili=1（即四桿機(jī)構(gòu)為平行四邊形機(jī)構(gòu)）、凸輪副的傳動(dòng)比 )(14iti所決定的擺桿 4 運(yùn)動(dòng)規(guī)律為簡(jiǎn)諧振動(dòng)，且角速度的振幅為 A? ，則原組合機(jī)構(gòu)輸出構(gòu)件轉(zhuǎn)臂 6的絕對(duì)角速度 6? 即機(jī)構(gòu)的輸出角速度 ? 就可表示為： ? = 6? = 0? ＋ A? Sin（ at） ? ? ? ? ? ? ? ?（ 5） 式中： 0? = H? ； A? 是凸輪副的結(jié)構(gòu)參數(shù) it 和運(yùn)動(dòng)參數(shù) 1? 、 H? 的函數(shù)； a=2 f? =（ H???1 ） N ? ? ? ? ? ? ? ? （ 6） 綜上 所述 ，只要合理的設(shè)計(jì)內(nèi)凸輪的廓線方程，就能使鉆床主軸激振驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)周向振動(dòng)切削所需