【正文】 ??? ???Ly LxBB ? ? ? ? ? ? ?? ?? ?? ? （ 9b） ? ?? ????????? ??? )c o s ()s in ( )s in ()c o s (39。39。39。39。考慮到機(jī)構(gòu)的整體布局，設(shè)平衡 圓 上 B? 曲線(xiàn)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(xiàn)的峰（谷）數(shù) N可表示為： 24 ?? nN ?n 0、 3 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （ 8） 凸輪廓線(xiàn)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。凸輪擺桿 3上的兩個(gè)凸輪滾子2 分布在平衡圓周上時(shí) ，所形成的圓心角 ?2O 00 ??? BB ，那么構(gòu)件長(zhǎng)度與凸輪南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 19 平衡圓的關(guān)系可描述為： ??? s in/s ins in/0 aGBBG rCBLL ??? ? )ta n/s i n( c o sta n/0 ???? ?????? aOG rCBOCCGOCL （ 7） 由圖（ b）易得凸輪的極半徑差 ： )c o s (2) 222 ABGOGBGOGa llllhr ?? ???????（ ○ 1 )c o s (2)( 222 ABGOGBGOGa llllhr ?? ??????? ○ 2 由 ○ 1 － ○ 2 得 2h=AaAa BGOG rr ll ?? ???? s i n]t a ns i n2)2[ s i n(s i ns i n22 ?????? 凸輪峰谷數(shù) N的確定 由于內(nèi)凸輪廓線(xiàn) 具有軸對(duì)稱(chēng)和中心對(duì)稱(chēng)的要求 ，故峰（谷）數(shù) N必為偶數(shù)。 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(xiàn) 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。 ?????? )(2 1 Hfa ??? N （ 6） 綜上，該內(nèi)凸輪 — 齒輪組合機(jī)構(gòu)屬兩自由度平面機(jī)構(gòu)，具有 NGW 周轉(zhuǎn)輪系的運(yùn)動(dòng)特性。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)。 傳動(dòng)原理 設(shè)內(nèi)凸輪 1和系桿 4 為主動(dòng)件，并分別輸入一個(gè)勻速轉(zhuǎn)動(dòng) 1? 、 H? ，此時(shí)凸輪擺桿 3 在繞 G 點(diǎn)擺振的同時(shí)還繞 O 點(diǎn)作公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。那么，主從動(dòng)件的配置方案亦有兩個(gè)：一個(gè)是以?xún)?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?xún)?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。 1 傳動(dòng)原理分析 自由度 圖 2 為內(nèi)凸輪齒輪組合機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)原理圖。其內(nèi)凸輪的廓形具有多峰谷和中心對(duì)稱(chēng)的特點(diǎn)；兩個(gè)對(duì)稱(chēng)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(mǎn)足凸輪擺桿 3 正反向驅(qū)動(dòng)的要求。效率更高的試驗(yàn)及實(shí)用振動(dòng)切削系統(tǒng) . 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 11 ，絲錐既回轉(zhuǎn)又振動(dòng)； ，絲錐振動(dòng)； ，絲錐回轉(zhuǎn)； ，絲錐不動(dòng) 圖 1 振動(dòng)攻絲的 4 種形式 Four kinds of form of vibration tapping 第一章 螺孔振動(dòng)攻絲的方案及其運(yùn)動(dòng)分析 隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，機(jī)械產(chǎn)品對(duì)質(zhì)量的要求越來(lái)越高，相應(yīng)地對(duì)螺紋也提出更高的要求 .同時(shí)新材料不斷涌現(xiàn)，也使傳統(tǒng)的螺紋加工方法很難滿(mǎn)足要求 .這就產(chǎn)生了新型的螺紋加工方法即振動(dòng)攻絲 . 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). 上述 4 種形式中， a和 d只有絲錐或工件運(yùn)動(dòng)，因此不存在所謂的振動(dòng)攻絲臨界切削速度（振動(dòng)攻絲臨界切削速度 v=2πaf ， a— 振幅， f— 振動(dòng)頻率）問(wèn)題（隈部淳－郎，1979） .而 b和 c因絲錐和工件二者均有運(yùn)動(dòng)，故存在臨界切削速度 . 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) . 方案的類(lèi)型 切削主動(dòng)力源和振源合一 本方案只以 1 個(gè)步進(jìn)電機(jī)為動(dòng)力源 ,通過(guò)控制微機(jī)輸出有規(guī)律的脈沖序列，經(jīng)功率驅(qū)動(dòng)后輸入電機(jī)，使其做進(jìn)多退少的運(yùn)動(dòng) ,再通過(guò)絲桿— 螺母副（下文簡(jiǎn)稱(chēng)靠模）的作用，將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變成螺旋運(yùn)動(dòng)，并把沿圓周方向振動(dòng)轉(zhuǎn)化為沿螺旋方向振動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)振動(dòng)攻絲（姜大志， 1998） .此方案以功率步進(jìn)電機(jī)為驅(qū)動(dòng)源，把切削主動(dòng)力源和振源合為一體，從而使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)動(dòng)精度高且便于控制 .但是其切削功率因受到步進(jìn)電機(jī)最大功率的限制，一般只用作小孔加工 . 切削主動(dòng)力源和振源分離 此方案必須使用 2 個(gè)電機(jī)，通常 1個(gè)為普通電機(jī)，另 1個(gè)為步進(jìn)電機(jī) .二者分別做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和振動(dòng)，然后通過(guò)一定的機(jī)械機(jī)構(gòu)（行星輪機(jī)構(gòu)）進(jìn)行合成，再經(jīng)靠模作用，就得到振動(dòng)攻絲所需的運(yùn)動(dòng) (尹韶輝， 1992；伍世虔，1989).這一方案將切削主動(dòng)力源和振源分開(kāi) ,綜合利用了普通電機(jī)具有較大的功率和南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 12 步進(jìn)電機(jī)易于控制的特點(diǎn) .因此它可用于較大螺孔的振動(dòng)攻絲場(chǎng)合 ,但因其使用了中間合成機(jī)構(gòu)，使得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)龐大，運(yùn)動(dòng)精度降低 . 方案特點(diǎn) 上述 2 種方案中都有一個(gè)共同的特點(diǎn)：為了將圓周方向的振動(dòng)轉(zhuǎn)換為螺旋方 向的振動(dòng)，使用靠模機(jī)構(gòu) .這就給系統(tǒng)帶來(lái)了以下 3個(gè)不良的影響：（ 1）在攻制不同螺距的螺紋時(shí)，必需同時(shí)更換絲錐和靠模；（ 2）由于靠模內(nèi)螺紋副的相互摩擦，不但消耗系統(tǒng)一部分能量，而且因摩檫發(fā)熱還會(huì)影響系統(tǒng)的工作精度；（ 3）因增加了這一高精度的靠模機(jī)構(gòu)，使得整個(gè)系統(tǒng)的制造成本增加 . 本實(shí)驗(yàn)方案的確立 由分析可知在上述兩方案中使用靠模，其作用有：（ 1）轉(zhuǎn)換振動(dòng) 方向；（ 2）在攻絲開(kāi)始時(shí)給絲錐施加一定的預(yù)壓力以便導(dǎo)入 .而實(shí)際上，當(dāng)絲錐的切削部分切入工件后，工件內(nèi)就有部分螺紋形成 .那么這一剛形成的具有未成型牙或 成型牙的內(nèi)螺紋與絲錐的后半部分相互作用，就相當(dāng)于上述兩方案中靠模內(nèi)的絲桿與螺母 .因而可得到這樣的結(jié)論：省掉攻絲靠模，讓絲錐自導(dǎo)，同樣也可以滿(mǎn)足轉(zhuǎn)換振動(dòng)方向的要求 .但是這一系統(tǒng)在絲錐切入的初期，外界必須施加以一定的預(yù)壓力，以便絲錐導(dǎo)入（本 設(shè)計(jì) 采用手工預(yù)壓的方法） . 基于上面分析，考慮到本 設(shè)計(jì) 的實(shí)際情況 (攻制 M16螺紋 ),我們研制出了一種新型的振動(dòng)攻絲實(shí)驗(yàn)系統(tǒng) ,其特征是振動(dòng)源和主切削運(yùn)動(dòng)均有一個(gè)步進(jìn)電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)機(jī)床主軸完成 ,主軸系統(tǒng)由扭轉(zhuǎn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、周向間隙消除機(jī)構(gòu)和主軸的支撐機(jī)構(gòu)等組成 .采用一種內(nèi)凸輪齒輪式 主軸激振器 該主軸激振驅(qū)動(dòng)器不僅能夠使機(jī)床主軸實(shí)現(xiàn) 0? 與)sin( taA ??? 合成運(yùn)動(dòng)規(guī)律輸出，且由于凸輪副壓力角較小而增強(qiáng)了驅(qū)動(dòng)器的動(dòng)力傳遞能力，有效地解決了周向振動(dòng)鉆床主軸激振驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)的技術(shù)難點(diǎn)，為周向振動(dòng)鉆床的產(chǎn)業(yè)化推廣提供了技術(shù)保障。振動(dòng)切削中刀具與工件相互作用的力學(xué)分 析 。而目前只有高頻振動(dòng)切削如超聲振動(dòng)切削才能實(shí)現(xiàn)超精密切削 .在振動(dòng)珩加工中被加工工件的表面粗糙度可達(dá) 振動(dòng)擠壓工藝將比傳統(tǒng)的擠壓加工提高表面質(zhì)量 12級(jí) 。 非金屬材料 。3)振動(dòng)切削中 ,前刀面正應(yīng)力減小 ,對(duì)材料破壞的斷裂抑制作用減弱 ,利于切削 。 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(zhuān)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 。 設(shè)計(jì)者：胡秀美 20xx 年 6月于南京 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 5 目 錄 緒論 1 引言 2本設(shè)計(jì)研究的對(duì)象及內(nèi)容 3 振動(dòng)切削本質(zhì)與機(jī)理的研究 4 振動(dòng)切削加工技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 第