旋风包络铣削理论及在挤出螺杆中的应用研究

摘要

本文在研究挤出螺杆特性和旋风包络理论的基础上,为了扩展旋风包络铣削方法的应用范围,进一步提高螺杆的加工精度和加工效率,将无瞬心包络工艺方法与以往内切式旋风成形铣削技术相结合,应用内旋风铣的圆形轨迹内切包络加工挤出螺杆.此方法在国内属于首次采用.根据挤出螺杆螺旋曲面特性,并根据包络原理,探索出一种求解简单、计算速度快的空间刀具轨迹计算方法.这种加工技术是将内旋风式铣削的高效性和包络法的高柔性结合一体的数控加工技术.本文在对自由曲面、螺旋曲面的加工方法及步骤进行详细的研究和归纳总结的基础上,确定了采用旋风包络铣削方法来求解挤出螺杆螺旋曲面的加工刀具空间轨迹的方法和步骤.设计了旋风包络法所用的内铣刀新型装置,解决如何合理规划走刀路线、合理的步距点、减少加工误差、工件加工精度分析等一系列求解空间刀具轨迹数控技术关键问题,并且运用C++BULIDER编程语言,CAD/CAM软件UNIGRAPHICS实现上述算法并编制了数控加工软件.

目录

文摘

英文文摘

独创性声明和关于论文使用授权的说明

1绪论

1.1课题背景

1.2挤出工程和挤出理论发展概况

1.3国内外复杂曲面加工技术的现状及趋势

1.4复杂曲面加工数控编程关键技术分析

1.5课题的主要工作

1.6课题的目的及意义

2挤出螺杆和挤出理论

2.1挤出机基本结构

2.2挤出螺杆几何参数

2.3挤出螺杆加工方法

2.4挤出理论

3旋风包络铣削理论

3.1旋风包络铣削预备理论

3.1.1工件曲面的连续性

3.1.2刀具曲面的连续性

3.1.3接触迹的连续性

3.2旋风铣削运动的矢量建模

3.2.1运动过程的矢量建模

3.2.2运动过程的矢量表达式

3.3挤出螺杆加工中的旋风包络铣削理论

4建立旋风铣削刀具和工件的数学模型

4.1数控螺杆专用铣床

4.1.1数控螺杆专用铣床结构布局

4.1.2内旋风式铣刀装置的设计

4.1.3机床的运动

4.2机床坐标系的建立

4.3刀具数学模型的建立

4.3.1内圆环面盘形铣刀的简化

4.3.2内圆环面方程的建立

4.4工件数学模型的建立

4.4.1螺旋面的形成原理

4.4.2工件螺旋面的方程

4.5坐标变换

4.5.1各坐标系之间的关系

4.5.2 S0-S1间的坐标变换

4.5.3 S1-S2之间的坐标变换公式

4.6刀具倾角的计算

4.7工件与刀具的空间啮合条件

4.7.1铣刀加工挤出螺杆的端面方程

4.7.2工件与刀具的空间啮合条件

5软件设计开发

5.1概述

5.2功能介绍

5.3软件结构

5.3.1软件系统模块

5.3.2挤出螺杆加工程序流程图：

5.3.3干涉检验流程图

5.4可视化系统操作界面

5.4.1系统登陆界面

5.4.2加工主控面板界面

5.4.3加工参数输入界面

5.4.4生成数控代码界面

6加工实例及特性分析

6.1加工实例

6.1.1工艺方案的确定

6.1.2切削用量的计算

6.1.3冷却与排屑

6.1.4数控加工程序的编制

6.2特性分析

6.2.1径向误差分析

6.2.2牙槽两侧表面质量差异分析

6.2.3安装误差对精度和粗粗度的影响分析

6.2.4偏心量的影响分析

7结论

参考文献

在学研究成果

致谢