等距型面等误差数控加工方法

论文摘要

等距型面无键联接的应力集中不显著，装拆方便，传递扭矩大，能够实现自动对中，以间隙配合装配，以过盈配合工作，具有较高的应用价值。但因等距型面加工工艺复杂，制约了等距型面无键联接的推广应用。数控技术的快速发展为等距型面的加工提供了制造基础，也为等距型面无键联接的应用提供了技术支持。本文首先分析了等距曲线的等误差直线逼近方法，等距曲线是由参数方程决定的较为复杂的曲线，按常规的等角度、等误差、等弦长等方法进行逼近，很难求解。因此，本文采用等误差步长估计的方法推导出节点坐标的递推公式。这种方法也为由参数方程描述的其它复杂曲面数控加工提供了借鉴。其次，以节点坐标的递推公式为基础，编制Visual Basic程序，来计算节点的坐标，避免了烦琐的手工计算，提高了计算精度。对任意给定参数（一般N=3，平均半径R和偏心率e为任意给定）和加工误差（δ）要求的等距曲线，可自动计算并生成节点坐标数据。为检查输出数据的准确性，利用MasterCAM X3实现自动编程并进行刀具路径模拟。由于数控加工精度高，数控加工时的尺寸公差要求与普通机床有较大区别。在论文的第三章，提出了如何合理确定数控加工尺寸，提高数控加工精度的方法。MasterCAM X3生成的NC程序不能直接应用于生产，需要大量的手工修改。故对MasterCAM X3后处理程序进行了编辑与优化，使MasterCAM X3生成的NC程序可以直接应用于生产，实现了真正的自动编程。自动编程生成的NC程序能否加工出合格的产品，在企业里通常采用“单步运行”、“首件试切”的方法检验并调试程序。本文采用数控仿真软件来检验和调试NC程序，降低了加工成本，提高了加工效率，实现了CAD/CAM自动编程软件与仿真软件的科学结合，保证了所生成的NC程序准确无误。最后，利用XH714B三轴立式加工中心对本文提出的编程方法进行了实验验证，加工出了等距型面传动轴和弹性柱销联轴器等距型面毂孔，表面质量及公差满足了图纸要求。通过对实验数据进行深入分析，提出了进一步提高加工精度和表面质量的方法和措施。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 1. 引言
• 1.1 论文课题来源
• 1.2 论文课题的提出及其意义
• 1.3 国内外的研究现状
• 1.4 本文的主要研究内容
• 1.5 本章小结
• 2. 等距型面的等误差直线逼近
• 2.1 等距曲线的形成及其方程
• 2.1.1 直线的法式方程
• 2.1.2 等距曲线的形成与方程
• 2.1.3 其它形式的等距曲线方程
• 2.2 等距曲线的等误差直线逼近
• 2.3 本章小结
• 3. 等距曲线节点参数的求解
• 3.1 Visual Basic 程序的流程图
• 3.2 界面设计
• 3.3 编写程序事件过程
• 3.4 程序的运行
• 3.5 计算实例
• 3.6 几何尺寸公差的处理
• 3.7 节点计算实例
• 3.7.1 求等距型面轴和孔的平均尺寸和平均公差
• 3.7.2 等距型面轴的节点坐标计算
• 3.7.3 联轴器等距型面毂孔节点坐标计算
• 3.8 本章小结
• 4. 等距型面数控加工自动编程
• 4.1 等距曲线绘制
• 4.2 三维模型的建立
• 4.3 等距型面轴数控加工自动编程
• 4.3.1 机床选型与参数设置
• 4.3.2 面铣削刀具路径
• 4.3.3 外形铣削粗加工刀具路径
• 4.3.4 外形铣削精加工刀具路径
• 4.3.5 实体加工模拟
• 4.4 联轴器等距型面毂孔加工仿真
• 4.4.1 机床选型与参数设置
• 4.4.2 面铣削刀具路径
• 4.4.3 挖槽粗加工刀具路径
• 4.4.4 残料式外形铣削精加工刀具路径
• 4.4.5 实体加工模拟
• 4.5 本章小结
• 5 后置处理的编辑与优化
• 5.1 后置处理文件*.PST 的组成
• 5.2 后置处理文件*.PST 的编辑与优化
• 5.2.1 后置处理的意义
• 5.2.2 NC 程序特点分析
• 5.2.3 后处理文件的编辑与优化
• 5.3 本章小结
• 6. 数控加工仿真
• 6.1 数控机床的对刀
• 6.1.1 X、Y 轴对刀
• 6.1.2 Z 方向对刀
• 6.2 等距型面轴的数控加工仿真
• 6.3. 等距型面毂孔数控加工仿真
• 6.4 本章小结
• 7. 加工试验与数据分析
• 7.1 数控加工试验
• 7.2 实验数据整理
• 7.3 试验数据分析
• 7.4 本章小结
• 8 结论与展望
• 8.1 结论
• 8.2 创新点
• 8.3 展望
• 参考文献
• 附录Ⅰ：MasterCAMX3 默认后处理器编辑与优化部分程序代码
• 附录Ⅱ：等距型面轴部分 NC 程序清单
• 附录Ⅲ：联轴器等距型面毂孔部分 NC 程序清单
• 作者简历
• 学位论文数据集