基于二并联机床的螺旋面钻尖刃磨理论及实验研究

论文摘要

孔加工是机械制造中最重要的加工工种之一,钻孔的工作量约占机械加工的三分之一,所以,钻削加工技术一直是机械加工领域倍受人们研究的重要课题。常用的钻头一般为锥面麻花钻,但是锥面麻花钻的定心性不好,轴向力和扭矩也比较大。为了解决这个问题,人们提出了螺旋面钻尖数学模型,螺旋面钻尖具有很好的钻削稳定性和自动定心功能,但螺旋面钻尖的高精度刃磨很难通过手工完成。为此,本课题提出基于二并联杆数控机床刃磨螺旋面钻尖的方法,实现螺旋面钻尖的自动刃磨。论文着重在以下几方面进行分析与研究：(1)首先介绍了国内外麻花钻后刀面数学模型和麻花钻刃磨的研究历史及现状,分析了四种常用的麻花钻刃磨方法。(2)通过分析二并联机床的运动特性,得出二并联机床的刃磨原理。然后根据刃磨原理,建立机床结构坐标系与钻头结构坐标系的关系,在机床坐标系下建立螺旋面钻尖的数学模型。(3)根据建立的螺旋面钻尖的数学模型,得出钻尖几何结构参数与刃磨参数的关系方程,采用数值解析法求出刃磨参数对几何结构参数的影响关系,利用MATLAB绘制出关系曲线。(4)依据各个刃磨参数对钻尖几何结构参数的影响曲线,采用回溯法对二并联机床的刃磨参数进行求解。并用Visual Basic语言编制了刃磨控制界面。(5)在二并联杆数控机床上进行刃磨实验,用求解的刃磨参数分别对标准φ6和φ10的麻花钻进行了刃磨,并分析刃磨结果。研究表明：基于二并联杆数控刃磨机床建立的螺旋面钻尖的数学模型是正确的,并且基于该数学模型求出的刃磨参数与钻尖结合结构参数的关系也是基本正确的,通过程序控制二并联机床可以实现螺旋面钻尖刃磨的自动化。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 麻花钻刃磨的研究状况
• 1.2.1 国外对麻花钻刃磨的研究
• 1.2.2 国内对麻花钻刃磨的研究
• 1.3 钻头后刀面主要刃磨方法介绍
• 1.3.1 钻头的平面刃磨法
• 1.3.2 钻尖的锥面刃磨法
• 1.3.3 钻尖的螺旋面刃磨法
• 1.3.4 钻尖的圆柱面刃磨法
• 1.4 国内外钻头刃磨机的发展概况
• 1.5 本学位论文研究内容综述
• 第2章 螺旋面钻尖的数学模型
• 2.1 二并联杆数控机床简介
• 2.2 基于二并联机床的螺旋面钻尖刃磨原理
• 2.3 螺旋面钻尖后刀面的数学模型
• 2.4 螺旋面钻尖前刀面的数学模型
• 2.5 螺旋面钻尖主切削刃的数学模型
• 2.6 螺旋面钻尖横刃的数学模型
• 2.7 本章小结
• 第3章 钻尖几何结构参数与刃磨参数的关系方程
• 3.1 螺旋面钻尖使用半顶角ρ与刃磨参数的关系方程
• 3.2 螺旋面钻尖横刃斜角Ψ与刃磨参数的关系方程
• fc与刃磨参数的关系方程'>3.3 螺旋面钻尖结构圆周后角α_fc与刃磨参数的关系方程
• hb与刃磨参数的关系方程'>3.4 螺旋面钻尖后刀面尾隙角α_hb与刃磨参数的关系方程
• 3.5 本章小结
• 第4章 各个刃磨参数对钻尖几何结构参数的影响
• 4.1 刃磨参数初始值及变动区间
• 4.2 刃磨参数V对钻尖几何结构参数的影响
• 4.2.1 刃磨参数V对钻尖使用半顶角ρ的影响
• 4.2.2 刃磨参数V对钻尖横刃斜角Ψ的影响
• fc的影响'>4.2.3 刃磨参数V对外缘转点结构圆周后角α_fc的影响
• 4.3 刃磨参数L对钻尖几何结构参数的影响
• 4.3.1 刃磨参数L对钻尖使用半顶角ρ的影响
• 4.3.2 刃磨参数L对钻尖横刃斜角Ψ的影响
• fc的影响'>4.3.3 刃磨参数L对外缘转点结构圆周后角α_fc的影响
• 4.4 刃磨参数h对钻尖几何结构参数的影响
• 4.4.1 刃磨参数h对钻尖使用半顶角ρ的影响
• 4.4.2 刃磨参数h对钻尖横刃斜角Ψ的影响
• fc的影响'>4.4.3 刃磨参数h对外缘转点结构圆周后角α_fc的影响
• 4.5 刃磨参数ω对钻尖几何结构参数的影响
• 4.5.1 刃磨参数ω对钻尖使用半顶角ρ的影响
• 4.5.2 刃磨参数ω对钻尖横刃斜角Ψ的影响
• fc的影响'>4.5.3 刃磨参数ω对外缘转点结构圆周后角α_fc的影响
• 4.6 本章小结
• 第5章 刃磨参数求解及刃磨界面
• 5.1 刃磨参数求解的传统方法
• 5.2 结合二并联刃磨机床刃磨参数的求解
• 5.2.1 二并联刃磨机床刃磨参数分析
• 5.2.2 回溯法简介
• 5.2.3 回溯法求解刃磨参数的原理
• fc的合理值求解刃磨参数'>5.2.4 利用后角α_fc的合理值求解刃磨参数
• 5.2.5 利用横刃斜角Ψ的合理值求解刃磨参数
• 5.2.6 刃磨参数的优化
• 5.3 刃磨控制界面的建立
• 5.3.1 开发语言的选用
• 5.3.2 PCI-1243U运动控制卡介绍
• 5.3.3 人机界面的设计
• 5.4 本章小结
• 第6章 刃磨实验
• 6.1 二并联机床样机运动控制
• 6.2 刃磨实验
• 6.3 刃磨实验总结
• 6.4 本章小结
• 第7章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢