基于普通机床回转功能曲面数控加工技术的研究

摘要

企业要在当前市场需求多变，竞争激烈的环境中生存和发展就需要迅速地更新和开发出新产品，以最低价格、最好的质量、最短的时间去满足市场需求的不断变化。而普通机床已不适应多品种、小批量、特别是回转功能曲面类零件的加工要求，数控机床则综合了数控技术、微电子技术、自动检测技术等先进技术，最适宜加工小批量、高精度、形状复杂、生产周期短的零件。当变更加工对象时只需要变换零件加工程序，无需对机床作任何调整，就能很好地满足产品频繁变化的加工要求。目前，回转功能曲面的加工主要借助于数控成形技术。因此，随着制造业自动化程度的提高，普通机床进行数控改造后加工回转功能曲面技术应用日益成熟。本论文以CA6140车床为改造对象，通过分析回转功能曲面零件成形原理，阐述了普通机床改造为回转功能曲面数控加工机床的方法。主要研究如下： 1．论文详细介绍了回转功能曲面零件的运动规律及特性值，深入研究了回转功能曲面的工作原理，根据回转功能曲面零件廓面曲线展开图的特征，给出了范成加工原理，对从动件运动规律曲线进行了修正，推导了修正后的刀位中心轨迹坐标，同时对直线轴和旋转轴联动控制中的进给速度进行了修正。 2．从经济性、实用性、易操作性等方面综合分析计算确定出适合本零件数控加工的改造方案。 3．通过分析回转功能曲面零件的啮合理论和加工机理，计算确定本改造机床的主传动系统和进给传动系统结构。 4．设计完成了CA6140车床刀具部分实现回转功能曲面零件轮廓加工的改造，是本课题的主要创新点。 5．设计完成了回转功能曲面加工专用数控车床电气控制部分的数控改造，并对改造后的数控车床进行了安装、调试及试运行验证。 最后，作者对本文的研究工作进行了总结，并对本机床数控改造的后续工作作了展望。

目录

文摘

英文文摘

原创性声明及关于学位论文使用授权的声明

第1章绪论

1.1机械制造业的发展历程

1.2普通机床进行回转功能曲面数控加工改造的必要性

1.2.1微观看普通机床进行回转功能曲面数控加工改造的必要性

1.2.2宏观看普通机床进行回转功能曲面数控加工改造的必要性

1.2.3普通机床进行回转功能曲面数控加工技术改造的经济性

1.3国内外普通机床回转功能曲面数控加工改造技术的研究

1.3.1回转功能曲面类零件传动原理

1.3.2回转功能曲面类零件数控加工技术国外研究现状

1.3.3回转功能曲面类零件数控加工技术国内研究现状

1.4本课题提出的现实意义

1.5本课题研究的主要内容

1.6本章小结

第2章回转功能曲面数控加工表面成形原理

2.1引言

2.2回转功能曲面类零件工作原理

2.3回转功能曲面类零件廓面曲线分析

2.3.1回转功能曲面类零件廓面曲线展开

2.3.2回转功能曲面类零件轮廓面曲线的直线逼近

2.4回转功能曲面类零件表面成形原理

2.5刀具中心轨迹的确定

2.5.1回转功能曲面类零件理论加工曲线

2.5.2回转功能曲面类零件修正加工曲线

2.5.3回转功能曲面零件回转角度和刀具纵向移动量

2.6回转功能曲面类零件数控加工进给速度的修正

2.7本章小结

第3章回转功能曲面数控加工机床总体方案的设计

3.1回转功能曲面数控加工机床总体方案的设计

3.1.1前期立项准备工作

3.1.2技术方案准备

3.1.3回转功能曲面数控加工专用机床总体改造方案的设计

3.1.4回转功能曲面数控加工机床进给系统的设计

3.1.5回转功能曲面数控加工机床系统软件结构设计

3.1.6回转功能曲面数控加工机床主轴传动系统方案设计

3.2回转功能曲面数控加工机床刀具部分的设计

3.3回转功能曲面数控加工机床数控装置的确定

3.3.1选择机床数控装置应遵循的原则

3.3.2选择华中世纪星HNC-21TF数控装置的原因

3.4本章小结

第4章回转功能曲面数控加工机床机械部分的改造

4.1主轴传动系统的数控改造

4.1.1数控改造机床主传动系统

4.1.2主轴脉冲编码器的选择与安装

4.1.3数控改造机床主传动系统结构

4.2机床进给系统的数控改造设计

4.2.1滚珠丝杠的设计计算与选型

4.2.2步进电机型号的计算和选型

4.2.3改造后的数控加工机床进给系统结构

4.3数控加工机床刀具系统的改造

4.3.1刀具系统功能部件的计算与选型

4.3.2改造后机床刀具系统的安装

4.4本章小结

第5章回转功能曲面数控加工机床电气部分的设计

5.1主传动系统控制电路改造设计

5.2进给系统控制电路改造设计

5.3刀具系统的控制电路改造设计

5.4辅助系统控制电路改造设计

5.5本章小结

第6章回转功能曲面数控加工机床的安装与调试

6.1改造后数控加工专用机床的安装

6.1.1改造后数控机床的基础处理和初就位

6.1.2改造后数控机床的固定与调平

6.2改造后的数控加工专用机床的调试

6.2.1电源的检查

6.2.2参数的设定确认

6.2.3数控机床的通电试车

6.3调试后数控机床精度的检测

6.3.1改造后数控加工专用机床几何精度的检测

6.3.2改造后数控车床定位精度的检测

6.3.3改造后数控车床切削精度的检测

6.4安装调试后本改造数控机床的试运行

6.5本章小结

结论

参考文献

附录1

在职攻读硕士学位期间科研情况

致谢