一种新型的非圆轴数控加工系统的研究与开发

摘要

该论文的提出了一种新型的非圆数控加工系统，用于横截面为非圆形状的轴类零件加工，内燃机的活塞裙部的中凸变椭圆型面是其最典型和常见的应用实例.我们在一台现有的精密车床上进行革命性改造，将它作为实验机床.先用数学软件Matlab进行控制算法的图形仿真以验证其可行性，然后进行软件编制和调试.该文阐述的机床系统除了主轴可回转之外，圆盘形刀具也可绕知身轴线高速旋转.而且，刀具可以根据需要更换，既可铣削，又可磨削，如果关闭负责微进给的U轴，还可以进行普通两轴的数控车削，体现了良好的加工柔性.在独特的机械结构基础上，该论文创造性地提出了回转坐标和往复平动坐标之间的曲线式插补方法，以一种简单凸轮作为硬靠模却可实现几乎任意非圆横截面的加工成形;提出了变截面加工成形的控制算法;软件设计上，集成了自动编程和数控插补功能，使曲线逼近和插补运算一次完成，更加方便用户的使用.

目录

文摘

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第一章引言

1.1非圆零件的工业背景

1.2现有的非圆轴加工手段评析

1.3非圆数控加工关键技术的分析

1.3.1电磁吸铁微进给刀架

1.3.2直线电机微进给刀架

1.3.3比较

1.4本系统的主要特点

第二章系统方案设计

2.1系统的总体结构

2.2系统的功能及特点

2.3系统的软硬件平台

2.3.1硬件配置

2.3.2软件平台和开发工具的选择

第三章机床系统

3.1刀具

3.2U轴传动链

3.2.1花键轴

3.2.2锥齿轮

3.2.3拖板

3.2.4凸轮

第四章中凸变椭圆型面的成形方法

4.1中凸变椭圆型面的基本特征与数学描述

4.1.1横截面型线的数学表示方法

4.1.2纵向中凸型线的数学表示方法

4.1.3横截面椭圆形状变化(即椭圆度变化)的数学表示方法

4.2中凸变椭圆型面的成型方法

4.2.1横截面椭圆轮廓线的生成方法

4.2.2轴截面中凸曲线的生成方法

4.2.3横截面椭圆形状变化的处理

4.2.4中凸变椭圆型面的合成

第五章形成变椭圆的控制机理

5.1机床坐标系的取定

5.2椭圆曲线和凸轮曲线的表示

5.2.1椭圆曲线的表示

5.2.2凸轮曲线的表示

5.3以凸轮曲线插值拟合非圆轮廓线的方法。

5.4非圆轮廓线成形的理论依据和数学推导

5.4非圆轴加工的两组成形运动的耦合(协调)

第六章软件设计

6.1系统软件总体设计

6.2计算模块

6.2.1形状公差带的精确描述

6.2.2插补模块的设计

6.2.3数据量化方案

6.2.4扩充内存的使用

6.3中断的使用

6.4人机界面的设计

6.4.1用户界面的设计原则

6.4.2汉字显示技术

第七章结论

参考文献

致谢

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