圆柱凸轮非等径加工研究与圆柱凸轮CAD/CAM系统开发

摘要

圆柱凸轮机构在机械领域应用广泛,是因为其拥有良好的运动和动力特性。圆柱凸轮结构复杂,设计和加工困难,虽然对其进行了CAD、CAM技术的研究且建立了专门的CAD、CAM系统,但大多功能单调且欠缺实用性。为提高圆柱凸轮CAD/CAM技术的通用性和实用性以及圆柱凸轮的设计效率,因此有必要开发一套功能完善的圆柱凸轮CAD/CAM系统。本文深入研究圆柱凸轮的廓面方程、非等径加工理论、三维参数化建模和数控加工等内容,开发功能完善的圆柱凸轮CAD/CAM系统。论文的主要研究内容和研究结果如下:
　　 (1)借助共轭曲面和坐标变换理论,分别推导直动从动件圆柱凸轮机构、摆动从动件圆柱凸轮机构和圆柱分度凸轮机构的理论廓面及滚子接触角方程。
　　 (2)研究圆柱凸轮非等径加工的刀位轨迹控制原理与方法,建立圆柱凸轮非等径加工廓面法向误差的数学模型,并通过实例计算验证该方法可满足凸轮凹槽或凸缘的高精度要求,弥补圆柱凸轮廓面等径加工(范成法)的不足。
　　 (3)建立数控加工的编程进给速度与实际进给速度的关联模型,通过修正各加工程序段的编程进给速度,保证刀具的实际进给速度为恒速,消除实际切削进给速度对廓面加工质量的影响,提高圆柱凸轮廓面的表面质量。
　　 (4)应用虚拟制造方法建立圆柱凸轮的三维几何模型,基于SolidWorks和Visual Basic软件平台,开发功能完善的圆柱凸轮CAD/CAM系统,可以实现圆柱凸轮的参数化设计和实体建模以及数控加工程序的自动生成。
　　 (5)在LEADWELL V-60A四轴联动加工中心对几种典型的圆柱凸轮进行了数控加工实验,并对凸轮廓面进行检测,结果表明论文的理论研究与实验结果基本一致。