基于直线电机的非圆切削数控车床加工技术研究

摘要

本文以基于直线电机的非圆切削数控车床加工技术为研究对象，分析了活塞异型面轮廓的整体结构，从横截面和轴截面两个方向对其异型面轮廓结构进行了数学描述，在此基础上了提出了活塞异型面结构的数控车床加工工艺方法。横截面等分点用速度角度合成法进行插补，轴截面采用等精度直线逼近法进行插补。
　　通过分析活塞异型面结构的数控车床加工工艺方法，并结合我国现有的活塞车床加工及直线电机应用现状，提出了一种由运动控制器和通用数控系统为核心结构的活塞异型面数控车床加工方案，运动控制器采用固高GTS系列的四轴控制卡，通用数控系统选用 HANUC数控系统。活塞横截面型线的加工主要由运动控制器控制完成，活塞轴截面型线的加工主要由数控系统控制完成。活塞轮廓型线的加工程序主要由上位机中的活塞加工软件提供。
　　刀架装置采用双轴控制双刀架机构，双刀架由四工位刀架机构和直线刀架机构组成，扩大了机床的加工范围。双刀架机构位于由旋转伺服电机驱动的溜板上，四工位刀架用于完成普通车床加工工序，直线刀架机构进行非圆截面加工。进行非圆截面零件加工时，大的行程由溜板实现，到达加工位置附近，采用直线刀架机构实现高频高精度的切削加工。
　　直线进给单元是整个活塞车床的核心机构，直线电机的选用与控制策略又直接决定着直线进给机构的精度。直线进给单元根据卧式数控活塞车床的加工工艺特点，选用音圈式直线电机作为驱动源，音圈直线电机具有可分段进给、行程大、高频高精度的优点。
　　活塞加工软件以Windows2000为平台，Visual C++为工具进行开发，操作方便，界面友好，用于生成活塞异型面的运动控制器加工程序和数控系统加工程序，能够满足活塞异型面加工的要求。

目录

第1章 绪论

1.1引言

1.2 非圆截面零件车削加工技术研究现状

1.3 直线电机在非圆截面零件加工技术中的应用现状

1.4 本课题研究的内容和意义

第2章 基于数控系统和运动控制器的活塞车床总体方案设计

2.1 活塞异型面轮廓整体结构

2.2 活塞异型面轮廓数学描述与插补

2.3 活塞异型面车削加工工艺分析

2.4 活塞异型面加工控制系统总体构成

2.5 运动控制器的控制模式设计

2.6 本章小节

第3章 非圆截面数控加工车床机械结构的设计

3.1活塞数控车床刀架机构的设计

3.2双刀架进给单元的机械结构设计

3.3本章小节

第4章 活塞加工软件设计

4.1活塞加工软件的设计思想

4.2活塞加工软件各界面设计

4.3本章小结

第5章 活塞零件加工仿真实验

5.1活塞加工软件生成数据正确性的验证

5.2 活塞加工程序说明

5.3 基于固高GTS系列运动控制器和数控系统的车削实验

5.4 本章小结

第6章 结论与展望

参考文献

附录A 东安活塞横截面数据对比表

附录B 一拖活塞横截面数据对比表

附录C 雷诺活塞横截面数据对比表

附录D 一拖YTRD05活塞零件图

致谢

攻读硕士学位期间的研究成果