心臟線軌跡直擺組合凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計【說明書+CAD+PROE+仿真】
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附錄中文翻譯多軸聯(lián)動數(shù)控加工空間凸輪的刀具軌跡生成方法和誤差控制方法容勝理 陳華社摘要:在這篇文章中,基于齊次坐標(biāo)變換和共軛曲面理論基礎(chǔ),提出了一種刀具軌跡生成方法來加工空間凸輪,以建立這一類產(chǎn)品之間的設(shè)計和制造。對設(shè)計和制造產(chǎn)品之間的表面數(shù)學(xué)錯誤(弦偏差)的進(jìn)行了分析和使用,并以此為基礎(chǔ)選擇刀具軌跡控制點。此外,發(fā)達(dá)國家的刀具軌跡生成方法是通過仿真切削軟件與實體模型來驗證。這也是通過在五軸聯(lián)動數(shù)控機(jī)床對模型材料進(jìn)行軌跡切削的驗證。結(jié)果表明,該凸輪表面的數(shù)學(xué)錯誤可控制在誤差允許的范圍內(nèi)。1 引言在制造業(yè)中,凸輪是必不可少的機(jī)械零件。加工凸輪輪廓是一個復(fù)雜的和精確的任務(wù)。凸輪設(shè)計和生產(chǎn)的傳統(tǒng)方法是時間長,容易出錯,尤其是空間凸輪機(jī)構(gòu)。空間凸輪機(jī)構(gòu),例如變螺距絲杠的織機(jī)組織,和軋輥齒輪凸輪自動換刀裝置,通常是通過特殊機(jī)器制造的。制造工廠往往保密其制造技術(shù),很少有發(fā)表的論文涉及這個課題。由于越來越多地使用電腦進(jìn)行設(shè)計及制造,傳統(tǒng)的加工生成空間凸輪表面的技術(shù)已被多軸數(shù)控加工和CAD / CAM軟件所取代。不過,商業(yè)CAD / CAM系統(tǒng)所生成的一般用途的多軸數(shù)控加工程序,無法生成這種設(shè)計時必須考慮誤差的空間凸輪表面。從空間凸輪的表面幾何形狀的角度來看,許多研究人員在合成凸輪表面幾何形狀時利用了共軛曲面理論;而另一種做法是基于理論。不過,在上述工作中,沒有提供加工方法和機(jī)床設(shè)置說明。從空間凸輪加工的角度來看,Litvin 及Guttman 調(diào)查研究了機(jī)床的準(zhǔn)雙曲面螺旋錐齒輪裝置的不同制造方法。最近,Yan和同伴Lin 和Csai合作進(jìn)行設(shè)計和制造變螺距絲杠和滾子凸輪齒輪。然而,在他們的工作中未提及在刀具軌跡生成的過程中對于已加工表面誤差的控制。在篇文章里,選定了一種所謂的滾子凸輪自動換刀裝置的空間凸輪,以展示提出的刀具軌跡生成和誤差控制方法。刀具軌跡控制點是計算出來的,建立在弦偏差的基礎(chǔ)上,以確保加工的精確度。發(fā)達(dá)國家的刀具路徑被后來的加工人員轉(zhuǎn)換為分析數(shù)控代碼表達(dá),同時考慮到運動學(xué)中關(guān)于5軸聯(lián)動機(jī)床的描述。核實驗證的數(shù)控程序,一種切削仿真軟件-VERICUT技術(shù),被用來模擬切割的幾何學(xué)和運動學(xué)。切削軌跡實驗也是用模型材料來演示并且說明實際應(yīng)用開發(fā)的方法。 2 凸輪表面幾何形狀的推導(dǎo)如圖所示,輥齒輪凸輪機(jī)構(gòu),包括一個操縱弧面凸輪和6圓柱滾子塔式結(jié)構(gòu)。1,是用來作為一個例子,圖中有坐標(biāo)系統(tǒng)的定義。2,坐標(biāo)系統(tǒng)的O,X,Y,Z連接在固定的框架上。移動坐標(biāo)系統(tǒng),分別與弧面凸輪,塔式結(jié)構(gòu)滾子相關(guān)聯(lián)。綜合各嚙合滾子的情況,所有滾子按順序編號,第一個滾子標(biāo)示為“(1)“第六個滾子標(biāo)記為”(6)“(圖1)。則第i個嚙合滾子的角度可以描述如下:=(i1)60采用44齊次坐標(biāo)變換矩陣,坐標(biāo)系統(tǒng)的相對位置和方向與第i個嚙合滾子相關(guān)聯(lián),至于坐標(biāo)系統(tǒng)則與弧面凸輪相關(guān)聯(lián),如下可以得到: 其中,代表坐標(biāo)系統(tǒng)的相對變換矩陣,以協(xié)調(diào)系統(tǒng);“C”和“S”分別是指余弦和正弦職能。共軌曲面方程,在矩陣形式中關(guān)于第I個嚙合滾子,以協(xié)調(diào)系統(tǒng),可以用輕輥半徑r,曲線坐標(biāo)系的嚙合表面u和來表示; 現(xiàn)在,可以通過將公式(3)轉(zhuǎn)化為坐標(biāo)系統(tǒng),得到理想的表面輪廓方程,坐標(biāo)系統(tǒng)中,第i個嚙合滾子的表面單位正常,在微分幾何基礎(chǔ)上,2可以從公式(4)得到: 根據(jù)該共軌曲面理論,在正常的矢量方向接觸點,這兩個共軌曲面沒有相對速度,極角可由以下公式確定: (6) 其中t是時間變量換位矩陣。D是微分算子,上標(biāo)“T”是指換位矩陣。而代以公式(4)及(5)納入上述方程解決,得 因此,相對應(yīng)第i個嚙合滾子,完整的弧面凸輪表面輪廓及特定的投入產(chǎn)出關(guān)系可以由公式(4),(7)來描述。3 加工輥齒輪凸輪的刀具位置 為加工共軌曲面輥齒輪凸輪,應(yīng)該得出刀具尖端中心的位置和工具軸的方向,即刀具位置。生成方法是使用具有相同的嚙合滾子的圓筒形刀具完成切削過程。據(jù)圖2,相對應(yīng)第i個嚙合滾子,坐標(biāo)系統(tǒng)的是與刀具尖端的中心相對應(yīng)的。在坐標(biāo)系統(tǒng)中,刀具的位置可表示為: U是嚙合滾子表面的曲線坐標(biāo),也是刀具的切削深度。第三和第四欄的,在坐標(biāo)體系中,分別代表刀具主軸的前進(jìn)方向和刀具尖端中心的位置。此外,由于刀具是一個旋轉(zhuǎn)刀具,和方向,不是很重要,并由問號標(biāo)注,因此,在這里可以忽略。 值得注意的是,刀具的運動和工件是相對的,就像在加工運作過程中嚙合滾子與弧面凸輪相對一樣。這一事實表明,理想的刀具的位置,應(yīng)該轉(zhuǎn)化到坐標(biāo)系中,可以計算如下: 為生成凸輪輪廓,公式(9)形成了所期望的刀具位置數(shù)據(jù),不僅為粗銑有效,而且為完成銑削也有效。在粗略的操作中,要用圓筒形銑刀與刀具半徑小于滾子的刀具,刀具的切削深度限制在0u1,根據(jù)公式(9),粗略地運算后,整體的運行是由使用圓筒形形式軋機(jī)與大小相同的滾子來完成,切削深度u=14 小結(jié)本文介紹了一種生成刀位文件的方法,通過齊次坐標(biāo)變換矩陣,在五軸聯(lián)動的機(jī)床上制造空間凸輪。在弦偏差的基礎(chǔ)霍桑選擇切削路徑上的控制點,通過共軌理論獲得表面幾何形狀。轉(zhuǎn)換器已被發(fā)明出來了,用于將刀位文件轉(zhuǎn)換到五軸數(shù)控程序。從說明問題的例子的制造模型上看,它表明擬用方法的實際應(yīng)用,也適用于各種空間凸輪制造業(yè)。
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上傳時間:2021-04-22
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