【正文】 3 結(jié)構(gòu)分析 如圖 4 所示為內(nèi)凸輪齒輪式主軸激振器結(jié)構(gòu)簡圖 南京工程學院畢業(yè)設計說明書（論文） 35 該機構(gòu)的主要特點如下： ○ 1 凸輪采用內(nèi)廓線型式，擺桿 3 及后接的齒輪副等完全置于內(nèi)凸輪的空腔內(nèi)，運動輸入構(gòu)件與輸出構(gòu)件采用同 軸式結(jié)構(gòu)，體積小，重量輕。周向振動 切削加 工 理論應用 于孔加工時，如何使主軸實現(xiàn) )s in (0 atA??? ?? 輸出運動規(guī)律就成了周向振動孔加工設備設計的技術(shù)關(guān)鍵國內(nèi)外許多專家，現(xiàn)有的研究成果表明 ,關(guān)于 )s in (0 atA??? ?? 切削運動規(guī)律實現(xiàn)的基本思路是 :在刀具與工件之間實現(xiàn)勻速轉(zhuǎn)動分量 0? 與擺振分量 )sin(atA? 的合成 ，如圖 1(a),(b)所示。其傳動機構(gòu)是由滾子擺桿從動件內(nèi)凸輪機構(gòu)與平面四桿機構(gòu)構(gòu)成的一個內(nèi)凸輪連桿組合機構(gòu)。該組合機構(gòu)在周向振動孔加工設備、振動壓力加工設備等方面有著廣泛的應用前景。39。本文以第一個方案為例分析。2)振動切削中摩擦力降低是前刀面和剪切面的內(nèi)摩擦 向外摩擦轉(zhuǎn)換所致 。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學位論文作者完全了解學校有關(guān)保留、使用學位論文的規(guī)定，同意學校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。3)振動切削中 ,前刀面正應力減小 ,對材料破壞的斷裂抑制作用減弱 ,利于切削 。 傳動原理 設內(nèi)凸輪 1和系桿 4 為主動件，并分別輸入一個勻速轉(zhuǎn)動 1? 、 H? ，此時凸輪擺桿 3 在繞 G 點擺振的同時還繞 O 點作公轉(zhuǎn)運動。39。應用該方法所綜合的內(nèi)凸輪齒輪組合機構(gòu)具有 如 下特點： (1)內(nèi)凸輪 1與凸輪擺桿 3 上對稱安裝的兩個凸輪滾子 2同時接觸，形成幾何封閉 南京工程學院畢業(yè)設計說明書（論文） 22 (2)多個凸輪擺桿 3 均布在太陽輪 5的周圍，實現(xiàn)功率分流傳遞。該平面機構(gòu)的活動構(gòu)件數(shù) 5?n ，低副數(shù) 6?LP ，高副數(shù) 1?hP ，故其自由度 F 為 [2] 223 ???? hL PPnF ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ⑴ 可見，該凸輪連桿組合機構(gòu)為兩自由度機構(gòu)。 對圖 1（ a）而言，由于要求工件作 )sin( taA ??? 規(guī)律的擺振運動，故其僅適應于質(zhì)量和轉(zhuǎn)動慣量均不大的中小尺寸工件 的振動切削。 ○ 2 齒輪與擺桿一體化設計，使構(gòu)件功能更加集成。當給主動構(gòu)件內(nèi)凸輪 1和系桿 4 分別輸入一個勻速轉(zhuǎn)動，則機構(gòu)的輸出運動規(guī)律為勻速轉(zhuǎn)動與周向擺振的復合運動。 南京工程學院畢業(yè)設計說明書（論文） 32 第六章 內(nèi)凸輪齒輪式主軸激振器的原理與結(jié)構(gòu) 述 隨著制造業(yè)水平的不斷提高 ,振動切削越來越顯示出其優(yōu)越性。 2 傳動原理分析 周向振動鉆床主軸激振器的傳動原理如圖 1所示。 ： 上述介紹了內(nèi)凸輪齒輪組合機構(gòu)的原理，建立了內(nèi)凸輪平衡圓的概念，給出了內(nèi)凸輪齒輪組合機構(gòu)的尺度綜合方法。39。那么，主從動件的配置方案亦有兩個：一個是以內(nèi) 凸輪 1 和系桿 4 為主動構(gòu)件， 以太陽輪 5 為從動構(gòu)件；另一個是以內(nèi)凸輪 1 和太陽輪 5為主動構(gòu)件，以系桿 4為從動構(gòu)件。 隨著制造業(yè)水平的不斷提高 ,振動切削越來越顯示出其優(yōu)越性 .周向振動切削加工理論應用于孔加工時 ,如何使主軸實現(xiàn))s in (0 atA??? ?? 輸出運動規(guī)律就成了周向振動孔加工設備設計的技術(shù)關(guān)鍵 ,國內(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??? ?? 切削運動規(guī)律實現(xiàn)的基本思路是 :在刀具與工件之間實現(xiàn)勻速轉(zhuǎn)動分量 0? 與擺振分量 )sin(atA? 的合成 . 本設計中的 振動攻絲是在普通攻絲的基礎(chǔ)上，疊加上一個沿螺旋方向振動的切削方法 .它把連續(xù)的切削運動變成斷續(xù)的切削運動，將有限的能量集中為脈沖形式釋放出來，從而改善了攻絲的切削性能 .按照振動與切削主運動的相對運動形式的不同，振動攻絲可分為 4種形式 (圖 1). 南京工程學院畢業(yè)設計說明書（論文） 8 方案分析 在上述 4種形式中， b、 c 和 d工件都有運動，這就使得整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)龐大，故不宜采用 .而對于 a只有絲錐運動，因而可通過簡單機構(gòu)予以實現(xiàn) . 故本 設計采用 a方案 . 本設計的內(nèi)凸輪齒輪式主軸激振器的切削主運動為刀具轉(zhuǎn)動刀具擺振 .采用內(nèi)凸輪齒輪組合機構(gòu)為傳動原理 ,設計出來的回轉(zhuǎn)振動擠壓攻絲機 ,能實現(xiàn)對塑性較好的材料進行振動擠壓攻絲 . 3 振動切削本質(zhì)與機理的研究 振動 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 .為了認識和掌握振動切削本質(zhì) ,更好地運用振動切削規(guī)律 ,人們對振動切削的機理進行了一系列探索和研究 . 山東工業(yè)大學張勤河等人通過對 超聲振動鉆削加工陶瓷的研究 ,認為是靜態(tài)負載的接觸力與沖擊力同時作用在工件上 .他們在試驗研究中用 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個小壓頭 ,在作用于工件表面瞬間產(chǎn)生裂紋與裂紋的擴展 .從無螺紋表面質(zhì)量的主要因素 ,振動切削不同于常規(guī)切削 — 刀具擠壓工件 ,使工件產(chǎn)生塑性變形 ,振動切削在一個周期內(nèi)切削長度小 ,刀具切削工件的瞬時速度較高 ,切削時間短 ,刀具與工件間斷分離 ,切削液能進入切削區(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切削最根本的特點 ,正是這一特點才使得刀尖每次能以極大的加速度沖擊工件進行切削 . 南京理工大學芮小健等人從切削過 程分析著手 ,研究了振動切削過程中刀具與被切削工件之間的力學作用規(guī)律 ,得出如下結(jié)論 :1)刀具以沖擊載荷作用于被切材料 ,其動態(tài)應力波作用是改善切削效果的一個主要因素 。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本人授權(quán) 大學可以將本學位論文的全部或部分內(nèi)容 編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。4)振動切削中 ,材料破壞過程與普通切削的擠壓滑移過程有區(qū)別 ,它由每次沖擊都產(chǎn)生微細破壞而完成切削 . 4 振動切削加工技術(shù)的發(fā)展趨勢 隨著傳統(tǒng)加工技術(shù)和高新技術(shù)的發(fā)展 ,振動切削技術(shù)的應用日益廣泛 ,振動切削研究日趨 深入 ,主要有一下幾個方面 : 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越大 ,對機械零件加工質(zhì)量的要求越來越高 .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院畢業(yè)設計說明書（論文） 9 具幾何參數(shù)外 ,在振動切削中 ,人們將更多的注意力轉(zhuǎn)為對刀具材料的開發(fā)與使用上 ,其中突然金剛石、人造金剛石和超細晶粒的硬質(zhì)合金材料的研究和應用為主要方向 . 拓寬振動切削加技術(shù)的應用范圍 振動切削技術(shù)將主要應用于 : 難加工金屬材料 。因此，該內(nèi)凸輪 — 齒輪組合機構(gòu)具有 NGW 周轉(zhuǎn)輪系的特性。????????CBOCBCBOCB LLFBODy LLCFDCx ? ? ? ? ?（ 10a） 將式（ 1）分別代入 上 式，并令 LLLL CBBCOC ???39。 (3)當凸輪擺桿 3的個數(shù)等于 2 時，內(nèi)凸輪的峰谷數(shù) N 的取值序列為： 1 ? 。 分別取內(nèi)凸輪 1和系桿 5 為主動構(gòu)件，并給其輸入勻速轉(zhuǎn)動 1? 、 H? 。對圖 (b)而言，由于工件作回轉(zhuǎn)運動，故其僅適宜回轉(zhuǎn)體工件的振動切削。 ○ 3 齒輪副采用硬齒面無側(cè)隙設計，有效的減少了因齒側(cè)間隙而產(chǎn)生的剛性沖擊，提高了機器的使用壽命，降低了噪音。 ?????? )(2 1 Hfa ??? N （ 6） 綜上，該內(nèi)凸輪 — 齒輪組合機構(gòu)屬兩自由度平面機構(gòu)，具有 NGW 周轉(zhuǎn)輪系的運動特性。 8. 體積小，重量輕。本文介紹的專利技術(shù)周向振動鉆床主軸激振器能夠使鉆床主軸實現(xiàn) ? = 0? + A? Sin(at)合成運動規(guī)律輸出，解決了周向振動鉆床主軸激振器設計的技術(shù)關(guān)鍵，為周向振動切削加工理論應用于孔類表面加工提供了設備技術(shù)保證。 ???? kkz 32H 個凸輪擺桿個凸輪擺桿32 ○ 3 鄰接條件 確定凸輪擺桿 3 的個 數(shù)時，應保證相鄰兩個凸輪擺桿 3 上安裝的凸輪滾子 2之間不碰撞。039。該機構(gòu)屬平面機構(gòu)，其活動構(gòu)件數(shù) n＝ 4，低副數(shù) Lp ＝ 4 ，高副數(shù) Hp ＝ 2，故其自由度： F＝ 3n－ 2 Lp － Hp ＝ 3 x 4 2 x 4 2= 2 (1) 可見該內(nèi)凸輪齒輪組合機構(gòu)為兩自由度機構(gòu) 主從動構(gòu)件分析 由圖 2 分析可知，由于內(nèi)凸輪副的存在，運動和動力的合理傳動路線有兩南京工程學院畢業(yè)設計說明書（論文） 16 條，如圖 3 所示。從振動切削實驗系統(tǒng)設計到對振動切削機理與本 質(zhì)的研究都達到了比較廣泛和比較深入的程度 . 2 本設計研究的對象及內(nèi)容 （本設計的重點任務是設計鉆床主軸箱內(nèi)的激振器部件）。除了文中特別加以標注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。 涉密論文按學校規(guī)定處理。 非金屬材料 。為了便于分析，給機構(gòu)附加一個“ H? ”勻速轉(zhuǎn)動，則機構(gòu)轉(zhuǎn)化為滾子擺 桿從動件內(nèi)凸輪機構(gòu)與齒輪機構(gòu)的串聯(lián)組合機構(gòu)。，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。 當凸輪擺桿 3 的個數(shù)等于 3時，內(nèi)凸輪的峰谷數(shù) N的取值序列為： 1 ? 。由于擺桿 4與系桿 5鉸接 ,當凸輪 1的轉(zhuǎn)動速度1? =0，系桿 5以角速度 H? 勻速轉(zhuǎn)動時，擺桿 4除了繞 C 點擺動以外，同時還繞 O點公轉(zhuǎn)。 本 設計 的內(nèi)凸輪 — 齒輪式主軸激振驅(qū)動器的切削主運動如圖 1(c)所示。 ○ 4 齒輪副采用對稱布置兩個擺桿 3的結(jié)構(gòu)設計，實現(xiàn)功率分流傳遞。 設串聯(lián)組合機構(gòu)中內(nèi)凸輪 1 的轉(zhuǎn)速為 H1? ，則： H1? H?? ?? 1 （ 2） 約定內(nèi)凸輪廓線上一個升降周期為凸輪的一個峰谷，并設內(nèi)凸輪的峰谷數(shù)為 N ，則擺桿 3 的擺動頻 率（每秒往復次數(shù)） f 為： f = ????? 2/)(2/ 11 NN HH ???? （ 3） 設凸輪副的傳動比為 Htii )(13（ it 為凸輪副的結(jié)構(gòu)參數(shù)），齒輪副的傳動比為 Hzii )(35（ iz 為齒輪的齒數(shù)），則串聯(lián)組合機構(gòu)輸出構(gòu)件太陽輪 5的角速度 H5? 可表示為： H5? = HH tacH zH tHiii izzii 1)(13)(35)(131 ?? ?????? （ 4） 當凸輪機構(gòu)的傳動比 Htii )(13所決定的擺桿 3的運動規(guī)律為簡諧振動，且角速度的振幅為 A? ，則原組合機構(gòu)輸出構(gòu)件太陽輪 5的絕對角速度 5? 即就是機構(gòu)的輸出角速度就可以表示為： 5? = H? ??? Aaczz ? )( taSin ? （ 5） 式中： A? 是凸輪副的結(jié)構(gòu)參數(shù) it 和運動參數(shù) 1? 、 H? 的函數(shù)； a 是凸輪擺桿3 的振動圓頻率。 7. 振動系的轉(zhuǎn)動慣量較小。第二種方法是基于車床實現(xiàn)的，故其僅適宜于回轉(zhuǎn)體類工件上的孔加工。 南京工程學院畢業(yè)設計說明書（論文）