捏合块数控磨床的关键技术研究

论文摘要

捏合块是同向双螺杆挤出机中广泛使用着一种螺杆元件,其外形较复杂,精度要求较高。目前我国的捏合块制造工艺还相对落后,捏合块轮廓曲线加工精度无法保证,大大影响了挤出机的整机性能。因而,对捏合块的磨削成形机理进行研究,解决捏合块数控磨床研制的关键技术问题,研制出先进高效的数控捏合块磨床,无疑将促进我国的双螺杆挤出机制造工艺水平的提高。捏合块磨削时,由于其形状的特殊性,若零件以匀角速度旋转,则捏合块轮廓面各磨削点的线速度、磨削力等都不一样,这将严重影响磨削质量,如产生波纹、烧伤和形状误差等。针对国内现有加工工艺的不足,我们提出了挤出机捏合块等线速磨削的工艺方法。在对捏合块进行结构分析的基础上,以单位时间内等弧长进行磨削,建立捏合块等线速磨削的数学模型,计算砂轮中心的运动轨迹,自动生成NC数控指令,经实际磨削试验,取得了较好的磨削效果。本论文在扬州大学机电研究所帮助支持下,在外圆磨床基础上改造了一台捏合块数控磨床,根据捏合块磨削所需的运动对外圆磨床的床身、磨头和头架进行了改造,设计了砂轮修整装置,满足了捏合块磨床的精度、刚性和结构合理性要求。所改造的捏合块数控磨床控制系统是以PMAC伺服运动控制器为基础,采用“PMAC+PC”的结构形式研制和开发了专用磨床数控系统,将系统开发平台直接构建于PC微机基础之上,实现软硬件功能模块化,各功能模块之间通过标准的接口协调工作,共同完成捏合块磨削所需的数控功能。所研制的系统具有程序译码解释、插补计算、伺服控制、系统管理等控制功能,它不仅具备了一般商用数控系统所要求的通用功能,而且还具备了捏合块磨床所必需的参数输入、砂轮修整轨迹计算、捏合块磨削和砂轮修整程序自动生成等特定功能。同时,系统还为用户设置了今后根据需求增减的模块。本论文通过捏合块磨削工艺试验,获取了实用可行的捏合块磨削参数。并对磨削参数进行了优化,使捏合块磨削具有较高的磨削效率和质量。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 平行同向双螺杆挤出机简介
• 1.2 捏合块的结构及其功能作用
• 1.2.1 捏合盘的形状分析
• 1.2.2 捏合盘与捏合块
• 1.3 捏合块加工工艺现状分析
• 1.4 课题研究目的和主要研究任务
• 第2章 捏合块数控磨削工艺方法研究
• 2.1 平行同向双螺杆的啮合原理、端面曲线的形成
• 2.1.1 啮合原理
• 2.1.2 端面曲线的形成
• 2.2 捏合块几何结构分析
• 2.3 捏合块磨削工艺分析和实施方案
• 2.3.1 捏合块轮廓磨削关键技术分析
• 2.3.2 捏合块轮廓磨削的实施方案
• 2.4 捏合块等线速磨削数学模型建立
• 2.4.1 等线速磨削实现思路
• 2.4.2 凸轮曲线等弧长离散点的求取
• 1（ρ,θ） 运动轨迹的求取'>2.4.3 砂轮中心O₁（ρ,θ） 运动轨迹的求取
• 2.4.4 包络点数量和位置的确定
• 第3章 捏合块数控磨床的机械结构设计
• 3.1 数控机床设计的原则与要求
• 3.2 捏合块数控磨床总体结构设计
• 3.2.1 机床的总体结构设计
• 3.2.2 主要技术参数确定
• 3.3 各伺服控制轴的机械结构设计
• 3.3.1 磨头径向伺服进给机械结构的实现
• 3.3.2 工作台纵向伺服进给机械结构的实现
• 3.3.3 头架机械结构的实现
• 3.4 砂轮修整器的研制
• 3.5 机床的润滑、冷却、以及安全防护
• 第4章 捏合块数控磨床控制系统的设计与研究
• 4.1 机床数控技术的发展和应用
• 4.1.1 数控技术的发展及研究现状
• 4.1.2 开放型数控系统
• 4.2 捏合块磨床数控系统硬件结构
• 4.2.1 捏合块磨床数控系统的总体硬件结构
• 4.2.2 捏合块磨床数控系统的电气线路
• 4.2.3 捏合块磨床数控系统的硬件选配
• 4.3 捏合块磨床数控系统控制软件设计
• 4.3.1 捏合块磨床数控系统的软件开发环境和总体结构
• 4.3.2 捏合块磨床数控系统各软件功能模块的实现
• 第5章 捏合块磨削试验及其结果分析
• 5.1 捏合块等线速磨削 NC 程序的生成
• 5.1.1 捏合块磨削的工艺分析
• 5.1.2 初始参数的设定
• 5.1.3 数控程序自动生成软件模块的开发
• 5.2 捏合块磨削试验及其结果分析
• 5.2.1 捏合块磨削试验条件
• 5.2.2 捏合块磨削试验前的准备
• 5.2.3 等线速磨削试验与分析
• 第6章 研究工作展望
• 6.1 本文的主要研究工作以及存在的不足
• 6.2 本课题的进一步研究工作
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录