空间回转曲面加工及关键装置的研究

论文摘要

空间回转曲面零件在现代工业中的航空、航天、汽车、模具等行业得到了大量的应用。由于空间回转曲面零件加工质量受到被加工机床的切削性能、刀具参数以及操作工人技术水平的影响,难以保证整个零件曲面加工质量的一致性,从而难以满足一些精密零件的质量要求。而在这些影响因素里面,刀具切削参数的变化是影响曲面加工质量的最主要因素,因此如何保证在加工过程中刀具切削参数的一致性,成了提高空间回转曲面零件加工质量的重要问题。为了解决“空间回转曲面零件加工过程中刀具切削参数变化”的这一重要问题,本文通过对空间回转曲面零件加工过程进行了理论分析,研究了在加工过程中切削速度、刀具角度的变化,得出“传统加工方法加工的空间回转曲面零件质量不稳定,主要是因为加工过程中刀具的切削角度的变化导致加工所得零件质量不一致”的结果。同时,主轴转速恒定使得传统加工曲面零件不同曲率半径处切削线速度变化,影响曲面零件的表面质量和刀具寿命。基于上述分析,本文设计构思了在空间回转曲面零件加工过程中保持刀具角度和切削速度不变的加工方法和措施,利用现代数控技术设计研究并开发了空间回转曲面零件加工的工艺设备,设计了多轴联动数控机床,实现了保持刀具角度和切削速度不变的空间回转曲面零件加工工艺设备设计、对被加工零件质量的提高及加工范围的扩大都有非常重要的意义和实用价值。本文在空间回转曲面零件加工理论分析的基础上,对空间回转曲面工艺设备进行了总体方案设计和机械结构及关键零部件设计,重点对保持刀具切削角度稳定的回转转台和车削刀架部分进行了详细的设计。完成了多轴联动数控机床的主要结构设计,对提高曲面零件的加工质量,具有较高的理论意义和潜在的经济效益。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 空间回转曲面加工方法研究的目的与意义
• 1.2 空间回转曲面国内外发展现状及趋势
• 1.3 研究的来源、技术背景、主要内容
• 1.4 小结
• 2 空间回转曲面加工原理分析与研究
• 2.1 空间回转曲面传统加工方法
• 2.1.1 空间回转曲面典型零件传统加工方法分析
• 2.1.2 空间回转曲面零件的传统加工方法所存在的前角及线速度变化问题
• 2.1.3 空间回转曲面零件的传统加工方法所存在的主偏角及线速度变化问题
• 2.1.4 空间回转曲面零件的传统加工方法所存在的切削线速度变化问题
• 2.2 新型空间回转曲面加工思想方法及加工方案
• 2.2.1 新型空间回转曲面零件车削加工方法及原理
• 2.2.2 新型空间回转曲面车削机床结构
• 2.3 新型空间回转曲面车削的优点
• 3 空间回转曲面车削加工理论分析
• 3.1 凸轮车削理论分析
• 3.2 手柄车削原理分析
• 3.3 主轴变转速控制实现恒定线速度
• 4 空间回转曲面车削机床结构设计与分析
• 4.1 功能原理分析
• 4.2 机床总体结构和总体结构方案设计
• 4.2.1 机床运动系统的方案设计
• 4.2.2 床身和导轨的设计
• 4.2.3 主轴功能设计概述
• 4.2.4 主轴箱部件结构设计
• 4.3 进给机构的结构设计
• 4.3.1 进给结构设计概述
• 4.3.2 Z 向进给结构的设计
• 4.3.3 X 向进给结构的设计
• 4.3.4 Y 向进给结构的设计
• 4.3.5 回转工作台结构的设计
• 5 空间回转曲面加工关键装置研究
• 5.1 概述
• 5.2 刀架回转台功能分析
• 5.3 刀架回转台功能分析
• 5.3.1 刀架的总功能分析
• 5.3.2 刀架的功能分析及结构组成
• 5.4 整机结构运动分析
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果
• 致谢