金刚石刀头全自动磨弧机关键技术研究

摘要

激光焊接金刚石锯片与传统焊接相比，不但外观好，锯片精度和强度也有很大提高，因此该技术已经成为金刚石工具制造的发展方向。但是激光焊接锯片要求金刚石刀头内圆弧与锯片基体的圆弧尺寸一致，以使两者焊接时能完全紧密接触而保证其高的焊接强度、几何形状和尺寸精度，降低锯片的偏摆量，从而大大提高锯片使用性能和延长使用寿命。
　　目前，国内很多工厂主要还是采用人工砂轮打磨方式进行刀头内圆弧面的加工，显然，这种方式的内弧加工质量差，且工人劳动强度大，生产效率低。为了提高刀头内弧加工质量和生产效率，以及改善工作环境，作者与郑州金海威科技实业有限公司合作，研发了一种新型的金刚石刀头全自动磨弧机，并以此形成了本论文。
　　本论文首先对现有磨弧机进行了较为详细的分析，在此基础上，采用振动送料盘与导轨的方式输送刀头，砂轮摆动和自动补偿进给相结合的新型磨弧机机械系统设计方案，利用三维软件Inventor完成了磨弧机机械系统的设计，实现了磨弧准确度高、摆动频率快、加工效率高的设计要求。
　　应用ADAMS软件对磨弧机加工过程中刀头受力情况进行仿真分析，建立了刀头受力大小与砂轮磨损量之间的函数关系，实现了通过力传感器检测出的磨削力变化，计算出砂轮磨损量，并控制补偿机构对砂轮进行自动进给补偿。
　　利用有限元分析软件ANSYS对磨弧机夹具系统进行了参数化建模，根据磨弧机刀头夹具的实际工作状态，采用合适的有限元单元和约束形式，计算磨弧机刀头夹具的固有频率和前6阶振型，并与砂轮的磨削频率进行比较，为磨弧机刀头夹具的动态特性设计提供参考。经分析，磨弧机刀头夹具的一阶固有频率为1487.4Hz，砂轮进行磨削工作时的最高工作频率为23.7Hz，远远小于夹具固有频率，即磨弧机刀头夹具的动态系统设计是可靠的。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题背景与意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 激光焊接技术研究现状

1．2．2 金刚石锯片激光焊接研究现状

1．2．3 金刚石刀头磨弧机研究现状

1．3 金刚石刀头全自动磨弧机研究的关键问题

1．4 主要研究内容

2 磨弧机原理分析

2．1 磨弧原理分析

2．1．1 砂带磨削原理

2．1．2 砂轮磨削原理

2．2 磨损补偿装置原理分析

2．2．1 手动磨损补偿

2．2．2 自动磨损补偿

2．3 自动送料装置原理分析

2．3．1 传送带方式

2．3．2 自动送料振动盘与导轨方式

2．4 刀头夹具原理分析

2．4．1 组合气缸夹具

2．4．2 机械刀头夹爪

2．5 本章小结

3 磨弧机机械系统设计

3．1 待加工刀头基本要求

3．2 磨弧机方案设计

3．2．1 砂带磨弧方式

3．2．2 数控砂轮方式

3．2．3 摆动砂轮方式

3．3 磨弧机本体设计

3．3．1 自动送料装置设计

3．3．2 刀头夹具设计

3．3．3 磨弧装置设计

3．3．4 砂轮磨损补偿装置设计

3．3．5 总体设计

3．4 本章小结

4 磨弧机动力学分析

4．1 三维实体模型的建立与简化

4．2 接触参数设置分析

4．2．1 ADAMS接触力的计算模型

4．2．2 参数计算

4．3 仿真与计算分析

4．4 本章小结

5 磨弧机刀头夹具模态分析

5．1 模态分析原理

5．2 刀头夹具模态分析过程

5．2．1 有限元模型的建立

5．2．2 模态分析结果

5．3 本章小结

6 总结与展望

6．1 全文总结

6．2 工作展望

参考文献

作者简介

致谢