數(shù)控專業(yè)外文翻譯---寬槽圓柱凸輪數(shù)控加工技術(shù)的研究-數(shù)控設(shè)計(jì)-資料下載頁(yè)
2025-05-12 01:35本頁(yè)面
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【正文】 數(shù)控回轉(zhuǎn)臺(tái)的立式數(shù)控銑床進(jìn)行加工 。 根據(jù)圓柱凸輪 的實(shí)際結(jié)構(gòu) ， 選用帶鍵的心軸作凸輪加工時(shí)徑向和周向定位基準(zhǔn) ， 以心軸的臺(tái)肩 作軸向定位基準(zhǔn) ， 并用心軸前端部的螺紋通過(guò)螺母壓緊圓柱凸輪 。 圓柱凸輪的軸 向和徑向尺寸一般較大 ， 為了克服由于懸臂加工時(shí)切削力所造成的心軸變形和加 工過(guò)程中產(chǎn)生的振顫 ， 使用一個(gè)支承于尾座上的 、 與數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的回轉(zhuǎn)軸線同軸的 頂尖頂住心軸 中心孔作輔助支承。 圓柱凸輪槽的底部在每一個(gè)截面 上通常是等深的，一般選用平底圓柱立銑 刀加工。圓柱凸輪銑削加工前通常是一個(gè)實(shí)心的圓柱體，要經(jīng)過(guò)開槽、粗加工 、 半精加工 、 精加工等工序 ； 由于槽腔寬度較大 ， 因此 ， 除開槽工序及粗加工工序 的一部分刀位軌跡可以沿槽腔的中心線生成之外 ， 其余刀位軌 、 跡則必須是沿槽 腔中心線向左、右兩邊按相應(yīng)的距離等距偏置生成，如圖 1 所示。 圖 1 圓柱凸輪槽的二維二 、求解模型 在圓柱凸輪槽的數(shù)控加工中 ， 如何求出每道工序中加工兩個(gè)側(cè)表面的刀位軌跡是其中的關(guān)鍵。 對(duì)于圓柱表面上的凸 輪槽，通常是先將圓柱面展開， 在 XOS 平面內(nèi)求出該工序加工兩個(gè)側(cè)表面的刀位軌跡的展開曲線 XS；然后通過(guò)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，將展開曲線 XS 轉(zhuǎn)換為四坐標(biāo)機(jī)床上的刀位軌跡。下面討論任一加工工序中 展開曲線 XS 的求解方法，以及生成最后刀位軌跡的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方法。 XS 的求解 如圖 2 所示 ， 其中 Lo 為圓柱凸輪槽的中心線，對(duì)于第 i 道工序， Lli 和 Lri 分 別為該工序?qū)⒁庸さ牟矍坏淖?、 右兩個(gè)側(cè)表面展開曲線 ， 此槽寬為 Bi， 加工刀 具半徑為 r(顯然 2r≤ Bi)， 加工此槽腔左 、 右側(cè)面的刀位 軌跡展開曲線為 CLli 和 CLri， 設(shè) Po 為槽腔中心線上的一個(gè)點(diǎn) ， no 為槽腔中心線在 Po 點(diǎn)處的法矢 ， 那么左 、 右刀位軌跡展開曲線上對(duì)應(yīng)點(diǎn) Pli 和 Pri 的計(jì)算方法為： (1) 圖 2 圓柱凸輪槽的二維展開圖 將 Po 點(diǎn)沿著槽腔中心線移動(dòng) ， 即可以求出該工序刀位軌跡在 XOS 平面內(nèi)的展開 曲線 XS； 按照加工工序 ， 依次改變每道工序中的槽寬度 Bi，即可求出加工所需 槽腔所有刀位軌跡的展開曲線。 以上計(jì)算是在圓柱面的 展開平面內(nèi)進(jìn)行的，為了求出加工圓柱凸輪槽腔的刀位軌跡，必須將平面內(nèi)的展開曲線轉(zhuǎn)換到圓柱面上。 假設(shè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸為繞 X 軸的 A 軸， Pi 為刀位軌跡上的一個(gè)刀位點(diǎn)，它在二維平 面展開曲線上的坐標(biāo)為 (x,s)， 在四坐標(biāo)機(jī)床上的坐標(biāo)為 (x,y,z,a)。 由于圓柱凸輪槽 腔通常是等深的 ， 因此 ， z 坐標(biāo)在設(shè)置為所需要加工的深度值之后 ， 在加工中是 不變的；對(duì)于其余三個(gè)坐標(biāo)，構(gòu)造出以下坐標(biāo)轉(zhuǎn)換公式： (2) 式中 ， R 為圓柱凸輪軸的半 徑 。 上式是目前普遍使用的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換公式 ， 對(duì)于用標(biāo) 準(zhǔn)刀具沿凸輪槽中心線銑削加工圓 柱凸輪是正確的。 當(dāng)將上式推廣應(yīng)用于寬槽圓柱凸輪的數(shù)控加工時(shí) ， 通過(guò)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換計(jì)算的刀位 軌跡在實(shí)際加工中卻產(chǎn)生了一些問(wèn)題 。 在圓柱凸輪槽加工完畢后 ， 為了檢驗(yàn)是否 符合要求 ， 用直徑等于圓柱凸輪滾子的檢具進(jìn)行檢驗(yàn) ， 卻發(fā)現(xiàn)所加工的槽寬窄不 等 、 有卡殼的現(xiàn)象 。 仔細(xì)觀察 ， 原來(lái)加工出來(lái)的槽腔的法截面并不總是上下等寬 的矩形槽，而有時(shí)是上寬下窄的喇叭槽。為了弄清楚其中的原因，對(duì)公式 (2)所 表示的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方法進(jìn)行了深入的分析和研究。 如圖 3 所示，由公式 (1)可知，加工槽腔兩 個(gè)側(cè)表面的刀位軌跡線上的 Pl 和 Pr 點(diǎn)是由槽腔中心線上的 Po 等距偏置而得，按公式 (2)轉(zhuǎn)換之后， Pl 和 Pr 點(diǎn)對(duì)應(yīng) 的轉(zhuǎn)角并不等于 Po 點(diǎn)的轉(zhuǎn)角，也即 Pl 和 Pr 對(duì)應(yīng)的刀軸矢量 VlVl 與 Po 點(diǎn)對(duì)應(yīng)的 刀軸矢量 VoVo 不平行，因此，加工出來(lái)的槽腔自然就成了上寬下窄喇叭槽，而 不是所需要的上下等寬的矩形槽 。 設(shè)截面與軸線的夾角為θ ， 圓柱凸輪軸的半徑 為 R，刀軸矢量 VlVl 與 VoVo 的角度誤差為： Δ a＝ (B/2－ r)sinθ /R (3) 圖 3 圓柱凸輪槽加工 示意圖 由公式 (3)可知 ， 當(dāng) θ ＝ 0176。 ， 也即凸輪槽中心線與圓柱軸線垂直 時(shí) ， 角度誤 差為零 ， 即槽腔是上下等寬的矩形 口 ； 當(dāng)θ＝ 90176。 ， 也即凸輪槽中心線與圓柱軸 線平行時(shí) ， 角度誤差達(dá)到最 大 ， 此時(shí)槽腔的喇叭口現(xiàn)象最嚴(yán)重 ； 當(dāng) 0＜θ＜ 90176。 時(shí) ， 隨著θ的增大 ， 角度誤差越大 ， 喇叭口現(xiàn)象也就越嚴(yán)重 。 實(shí)際加工出現(xiàn)的現(xiàn) 象與上述分析完全一致，這說(shuō)明公式 (3)的分析是完全正確的。 由上面的分析可知，公 式 (2)造成凸輪槽為上寬下窄喇叭口的主要原因 是 ， Pl 和 Pr 點(diǎn)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)角是按照這 兩個(gè)點(diǎn)自己的弧長(zhǎng)值 Sl 和 Sr 來(lái)計(jì)算的，而 Sl 和 Sr 是不等于槽腔中心點(diǎn) Po 的弧長(zhǎng)值 So。 因此 ， 如果 Pl 和 Pr 點(diǎn)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)角均按照槽 腔中心點(diǎn) Po 的弧長(zhǎng)值 So 來(lái)計(jì)算，就可以消除這種喇叭槽現(xiàn)象。根據(jù)這種思路 ，重新構(gòu)造坐標(biāo)轉(zhuǎn)換公式。 在圓柱面的二維展開平面上， 設(shè)槽腔中心線展開曲線上的一個(gè)點(diǎn)為 Po(xo,so) ， 加 工兩個(gè)側(cè)表面上對(duì)應(yīng)刀位點(diǎn)在展開曲線上的點(diǎn) 為 Pl(xl,sl) 和 Pr(xr,sr)， 那么， 坐 標(biāo)轉(zhuǎn)換公式為： (4) 應(yīng)用公式 (4)生成的刀位軌 跡加工圓柱凸輪槽時(shí)， 結(jié)果完全符合上述的設(shè)想 ，加工出來(lái)的圓柱凸輪槽已經(jīng)沒(méi)有了上寬下窄的喇叭槽現(xiàn)象 ， 而是真正的上下等寬矩形槽。 參 考文獻(xiàn)： W C, Van Y T. Researching Design Trens for the Redesign of Product . Design Studies , 2020, 24(2):173180. J, Liu C R. An error correction method for CNC machine tools using reference parts. Transactions of namre/sme, 1994. G P. The machine tool task forch. Bal Harbour Bal Habour Hotel, 1980. Feedback control of Dynamis . Systems, 4E 英文翻譯指導(dǎo)教師評(píng)閱意見(jiàn) 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日
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