本文關(guān)鍵詞：五軸數(shù)控車刀刃磨裝置的研究與設(shè)計

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【摘要】：車刀是機械加工中重要的切削工具,刀具刃磨質(zhì)量的好壞,直接影響到加工工件的表面質(zhì)量、精度。采用先進的數(shù)控刃磨裝置是刃磨高質(zhì)量、高精度車刀的重要保障�；诖�,本文旨在研究一種五軸數(shù)控刃磨裝置來實現(xiàn)刀具的自動刃磨。本文以普通外圓車刀為對象,在認真分析研究其基本結(jié)構(gòu)、幾何角度及刃磨原理的基礎(chǔ)上,成功建立了車刀各刀面及刃磨裝置數(shù)學模型。并利用平面表像法原理,將車刀空間三個刀面映射到二維黎曼平面上。依據(jù)三維歐式空間的角度關(guān)系與二維黎曼平面上的度量關(guān)系之間的同構(gòu)原理,在平面上表達、分析與計算車刀刃磨時空間旋轉(zhuǎn)角度關(guān)系。并計算采用不同的位姿調(diào)整順序時車刀的各旋轉(zhuǎn)角度,最后選取調(diào)整時間短、旋轉(zhuǎn)角度小的位姿調(diào)整方案對車刀進行刃磨,進而實現(xiàn)車刀刃磨時位姿調(diào)整的優(yōu)化。本文主要是以五軸數(shù)控刃磨裝置的立柱部分為設(shè)計對象,在對其進行機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中,對同步帶、主軸、直線滾珠導軌副、滾珠絲杠螺母副、蝸輪蝸桿式轉(zhuǎn)臺、電動機及立柱等主要零部件進行了計算、校核和選型,通過選型計算,確定了立柱部分各零部件的尺寸參數(shù),并利用UG對該數(shù)控刃磨裝置立柱部分的零部件進行三維建模及裝配。為了使該數(shù)控車刀刃磨裝置能夠達到預(yù)期的刃磨要求,對其主要的部件進行了優(yōu)化設(shè)計及運動仿真。并運用有限元軟件ANSYS對該刃磨裝置的立柱進行強度、剛度和振動模態(tài)分析,在此基礎(chǔ)上,對其結(jié)構(gòu)進行適當優(yōu)化改進。這樣不僅保證了立柱的靜動態(tài)特性以及車刀的刃磨精度,還縮短了刃磨裝置的設(shè)計周期,降低了設(shè)計制造成本。
【關(guān)鍵詞】：車刀刃磨 五軸數(shù)控刃磨裝置 位姿調(diào)整優(yōu)化 結(jié)構(gòu)設(shè)計 立柱靜動態(tài)分析
【學位授予單位】：陜西理工學院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG659
【目錄】：

• 摘要4-5
• abstract5-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 本課題研究的目的及意義10-11
• 1.1.1 選題背景10
• 1.1.2 理論意義和應(yīng)用價值10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究狀況及發(fā)展趨勢11-14
• 1.2.1 國外的研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 國內(nèi)的研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.3 發(fā)展趨勢13-14
• 1.3 本課題的主要研究內(nèi)容14-16
• 第2章 建立車刀刃磨數(shù)學模型16-32
• 2.1 車刀結(jié)構(gòu)及幾何參數(shù)16-19
• 2.1.1 刀具的結(jié)構(gòu)參數(shù)16
• 2.1.2 車刀的參考系及幾何參數(shù)16-19
• 2.2 建立車刀各刀面方程19-21
• 2.2.1 坐標系的建立19-20
• 2.2.2 外圓車刀各刀面方程式的建立20-21
• 2.3 車刀的刃磨原理21-26
• 2.3.1 砂輪端面方程式的建立21-22
• 2.3.2 車刀刃磨位姿調(diào)整的數(shù)學模型22-26
• 2.4 采用平面表像法實現(xiàn)車刀刃磨位姿調(diào)整順序的優(yōu)化26-30
• 2.4.1 車刀各待刃磨面在射影平面上像的建立26-28
• 2.4.2 車刀待刃磨面的位姿調(diào)整28-29
• 2.4.3 采用不同的位姿調(diào)整順序?qū)崿F(xiàn)車刀刃磨的優(yōu)化29-30
• 2.4.4 優(yōu)化結(jié)果分析30
• 2.5 本章小結(jié)30-32
• 第3章 刃磨裝置立柱部分機械結(jié)構(gòu)設(shè)計32-58
• 3.1 總體設(shè)計32-34
• 3.1.1 主要技術(shù)參數(shù)確定32-33
• 3.1.2 五軸數(shù)控刃磨裝置類型及選取33
• 3.1.3 五軸數(shù)控刃磨裝置機械結(jié)構(gòu)方案的選定33-34
• 3.1.4 總體布局34
• 3.1.5 控制形式34
• 3.2 主軸箱部分(傳動裝置)總體設(shè)計34-38
• 3.2.1. 磨削力與磨削功率34-36
• 3.2.2 確定主軸箱部分主傳動方案36
• 3.2.3 選擇驅(qū)動電動機36-37
• 3.2.4 計算傳動裝置的傳動比37-38
• 3.2.5 計算主軸箱內(nèi)傳動部分的運動和動力參數(shù)38
• 3.3 主軸箱部分傳動零件設(shè)計38-41
• 3.3.1 同步齒形帶的設(shè)計計算38-40
• 3.3.2 主軸的設(shè)計計算40-41
• 3.4 滑臺設(shè)計41-51
• 3.4.1 導軌的設(shè)計41-44
• 3.4.2 滾珠絲杠的設(shè)計44-48
• 3.4.3 控制電機的確定48-51
• 3.5 轉(zhuǎn)臺設(shè)計51-52
• 3.5.1 控制電機確定51
• 3.5.2 蝸輪蝸桿設(shè)計51-52
• 3.6 立柱設(shè)計52-56
• 3.6.1 立柱材料的確定52-53
• 3.6.2 立柱截面形狀、尺寸及高度的確定53-54
• 3.6.3 立柱壁厚的確定54
• 3.6.4 立柱加強肋設(shè)計54-56
• 3.7 本章小結(jié)56-58
• 第4章 刃磨裝置主要部件建模仿真及優(yōu)化58-70
• 4.1 蝸輪蝸桿機構(gòu)的參數(shù)化建模及動態(tài)仿真58-65
• 4.1.1 蝸輪蝸桿的設(shè)計特點58-59
• 4.1.2 蝸桿蝸輪的參數(shù)化設(shè)計過程59-62
• 4.1.3 在ADAMS下的蝸輪蝸桿機構(gòu)傳動動態(tài)仿真分析62-65
• 4.2 數(shù)控刃磨機床主軸的優(yōu)化設(shè)計65-69
• 4.2.1 建立數(shù)控刃磨機床主軸優(yōu)化數(shù)學模型65-67
• 4.2.2 應(yīng)用MATLAB對數(shù)控刃磨機床主軸的優(yōu)化數(shù)學模型進行分析與求解67-69
• 4.2.3 優(yōu)化結(jié)果分析69
• 4.3 本章小結(jié)69-70
• 第5章 刃磨裝置立柱結(jié)構(gòu)靜力學和動力學分析70-82
• 5.1 有限單元法及分析軟件ANSYS簡介70-72
• 5.1.1 有限單元法簡介70-71
• 5.1.2 ANSYS有限元分析軟件簡介71-72
• 5.2 立柱靜、動態(tài)特性分析72-79
• 5.2.1 建立立柱模型并簡化72-73
• 5.2.2 立柱結(jié)構(gòu)的有限元靜力分析73-76
• 5.2.3 立柱結(jié)構(gòu)的有限元模態(tài)分析76-79
• 5.3 本章小結(jié)79-82
• 總結(jié)與展望82-84
• 參考文獻84-88
• 攻讀碩士學位期間科研成果88-90
• 致謝90

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 熊良山,陳永潔,師漢民;平面表像法在鉆頭刃磨參數(shù)優(yōu)化中的應(yīng)用[J];華中科技大學學報(自然科學版);2005年08期

2 劉虹;牛玉榮;倪冬;;基于UG和ADAMS的TI蝸桿傳動建模與動力學仿真[J];組合機床與自動化加工技術(shù);2013年04期

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 陳逢軍;基于五軸數(shù)控磨床加工的球頭立銑刀數(shù)學模型及仿真研究[D];湖南大學;2006年

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本文編號：725112