弧面分度凸轮多轴联动加工综合误差分析研究

摘要

弧面分度凸轮机构具有结构紧凑、精度高、性能可靠等优点,广泛应用于包装机械、印刷机械、数控机床等领域。但是,由于其关键零件弧面分度凸轮廓面的复杂性,加工和检测十分困难,目前中国弧面分度凸轮的加工制造水平与国外相比还有较大差距,导致国产弧面分度凸轮承载能力差、可靠性差、使用寿命短,严重制约了国产弧面分度凸轮机构产品的推广与应用。因此,迫切需要对弧面分度凸轮的加工误差进行全面深入研究,通过掌握加工系统包括工艺方法、工装误差、刀具误差、编程误差等因素对凸轮廓面误差的影响规律,可为有效抑制和消减加工误差,提高弧面分度凸轮的加工精度和加工质量提供科学依据。
　　为此,本文以圆柱滚子弧面分度凸轮多轴加工误差为研究对象,从其结构特点、啮合特性入手,以空间啮合原理和旋转变换矩阵为工具推导了弧面分度凸轮廓面方程,在此基础上,探索范成法和单侧面法加工的工艺系统误差的影响规律,同时对范成法加工的编程误差进行了较深入研究。具体研究工作如下:
　　1)综述了弧面分度凸轮机构的设计制造基本理论的研究现状和存在的问题,尤其对弧面分度凸轮廓面的加工方法进行了较系统的归纳。
　　2)分析了基于范成法加工的弧面分度凸轮工艺系统误差,并建立了范成法加工的综合廓面误差预测模型,以数字实验实例揭示了单因素误差以及综合因素误差对凸轮廓面法向误差的影响规律。
　　3)研究了基于单侧面加工的弧面分度凸轮工艺系统误差,同时,建立了单侧面加工的综合廓面误差预测模型,并以数字实验实例揭示了单因素误差以及综合因素误差对凸轮廓面法向误差的影响规律。
　　4)针对范成法,通过编程误差分析,综合考虑加工精度和加工效率,建立了基于进给速度恒定和弓高误差有效控制的非等步长弧面分度凸轮数控编程算法,并以实例仿真验证算法的正确性。
　　综上,本文对弧面分度凸轮的多轴联动数控加工误差进行了较全面系统的分析研究,所建立的误差预测模型将为抑制和消减加工误差,进一步提高弧面分度凸轮的加工精度和加工质量奠定了有效的理论基础。

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主要符号对照表

第1章 绪 论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状综述

1.3 研究目标及内容

1.4 小结

第2章 弧面分度凸轮机构设计制造基本理论

2.1 弧面分度凸轮机构的设计基本理论

2.2 弧面分度凸轮的加工基本理论

2.3 小结

第3章 弧面分度凸轮范成法数控加工工艺系统误差分析

3.1 前言

3.2 基于范成法的弧面分度凸轮廓面加工工艺综合误差分析

3.3 小结

第4章 弧面分度凸轮单侧面数控加工工艺系统误差分析

4.1 前言

4.2 基于单侧面加工的弧面分度凸轮工艺综合误差分析

4.3 小结

第5章 弧面分度凸轮多轴联动加工编程误差分析

5.1 前言

5.2 弧面分度凸轮的数控编程误差分析

5.3 弧面分度凸轮非等步长数控编程算法的建立

5.4 弧面分度凸轮非等步长线性拟合加工中编程进给速度的确定

5.5 实例分析

5.6 小结

结论与展望

参考文献

致谢

个人简介

攻读硕士学位期间发表的论文