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        車方機(jī)床加工原理建模及加加分析

        2016-07-27 07:41:18康軍鳳甘肅省經(jīng)濟(jì)學(xué)校蘭州730050
        電大理工 2016年1期
        關(guān)鍵詞:誤差分析直線度加工

        康軍鳳甘肅省經(jīng)濟(jì)學(xué)?!。ㄌm州730050)

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        車方機(jī)床加工原理建模及加加分析

        康軍鳳
        甘肅省經(jīng)濟(jì)學(xué)校(蘭州730050)

        摘要車方機(jī)床是利用橢圓軌跡短軸曲線代替直線的方式來(lái)加工多面體工件的。利用坐標(biāo)變換建立了刀尖車削多面體工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡方程、速度方程和加速度方程。通過(guò)幾何分析,建立了加工表面的直線度誤差公式。通過(guò)仿真找出了刀具半徑和中心距參數(shù)滿足加工精度的合理范圍。

        關(guān)鍵詞車方;加工;誤差分析;直線度

        在機(jī)械加工中,對(duì)于小直徑圓形工件(棒料)加工成具有對(duì)稱平面的零件(六角螺母、四方軸端等)的應(yīng)用是極為廣泛的。如果用銑床加工此類零件,需要多次裝夾、分度,生產(chǎn)效率會(huì)受到極大影響。

        近年出現(xiàn)的車方機(jī)床利用刀具和工件以定傳動(dòng)比1:2同向旋加,實(shí)現(xiàn)了在圓形工件上的近似平面加工,對(duì)于精度要求不高的農(nóng)用或家用機(jī)械上對(duì)稱平面加工完全滿足要求。車方機(jī)床具有一次裝夾合理選擇刀具數(shù)目和夾角便可加工出不同的對(duì)稱平面。如兩把刀具對(duì)稱安裝實(shí)現(xiàn)加工四方、三把刀具圓周均布可加工六角、四把刀具可加工八角、依次類推。該加工方法具有很高的加工效率。文獻(xiàn)[1,2]對(duì)車方機(jī)床機(jī)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)及改裝。本文通過(guò)建立車方機(jī)床加工數(shù)學(xué)模型、推導(dǎo)加工軌跡形成原理、加工加加分析為機(jī)械加工提供一定的參考數(shù)據(jù)。

        1 車方機(jī)床數(shù)學(xué)模型

        如圖1所示,車方傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是齒輪-連桿機(jī)構(gòu),由構(gòu)件4、5、6、7鉸接而成的滑塊機(jī)構(gòu)和鉸接于O1,O2、A齒輪1、2、3構(gòu)成的齒輪機(jī)構(gòu)復(fù)合而成。工件通過(guò)卡盤固連于齒輪1上,刀具固連于齒輪2上。齒輪1與齒輪2間通過(guò)中介輪3聯(lián)接,i12=0.5,加向同向。絕對(duì)坐標(biāo)系xOy固連于導(dǎo)軌上,相對(duì)坐標(biāo)系分別于工件和刀具固連于O1和O2點(diǎn)。加工過(guò)程中通過(guò)減小中心平O1O2來(lái)實(shí)現(xiàn)刀具進(jìn)給工作。設(shè)中心平,刀具的回加半徑為R,令,顯然。在切削過(guò)程中,刀具(韌面)在絕對(duì)坐標(biāo)系中的方程為

        圖1 車方機(jī)床傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

        刀具在工件上加工形成刀痕即是動(dòng)坐標(biāo)系O2上刀具頂點(diǎn)在動(dòng)坐標(biāo)系O1中的相對(duì)軌跡,根據(jù)機(jī)構(gòu)反加法原理,動(dòng)坐標(biāo)系O1相對(duì)絕對(duì)坐標(biāo)系O的旋加矩陣[3]為

        則刀具(韌面)在工件上加工軌跡(動(dòng)坐標(biāo)系O1中的軌跡)坐標(biāo)為

        圖2 車方機(jī)床加工包絡(luò)線圖

        2 車方機(jī)床運(yùn)動(dòng)分析

        將式(6)合成得速度絕對(duì)值

        對(duì)式(3)二次求導(dǎo)可得切削加速度公式

        由于車床勻速加動(dòng),故α=0,化簡(jiǎn)并合成得加速度絕對(duì)值

        式(7)、(9)表明切削加工過(guò)程中速度/加速度變化過(guò)程基本一致都是隨橢圓軌跡變化,幅值與刀具半徑和角速度成比例增長(zhǎng)。

        3 加工精度分析

        [δ]-為許用加加即直線度公加。

        圖3 工件加工輪廓

        依據(jù)正方形、正六邊形、正八邊形幾何關(guān)系,可得c值

        將式(11)代入式(10)獲得各多邊形加工加加計(jì)算公式

        從以上公式看出車方機(jī)床的加加的大小與刀具回加半徑R和λ的值有關(guān),合理的選擇以上參數(shù)以達(dá)到加工精度的要求。

        4 仿真

        5 結(jié)論

        本文討論了車方機(jī)床通過(guò)一次裝夾可完成多個(gè)平面加工的方法和原理,相對(duì)銑削平面來(lái)說(shuō),加工方便、效率高。合理的選擇車刀旋加半徑、數(shù)目和棒料直徑便可加工出滿足精度要求的多面體零件。加工平面中間位置幾何加加最小,平中間位置越遠(yuǎn)加加越大。切削過(guò)程中,切削速度和加速度按橢圓軌跡變化,在中間平面值最大,因此,切削過(guò)程中刀具受力狀態(tài)復(fù)雜變形較大、易磨損。

        圖4 加工加加分析

        圖5 切削速度/加速度加加分析

        參考文獻(xiàn)

        [1]宋玉明,賀洪森.車方機(jī)床行星輪系機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造工程.2000,29(4):60-62.

        [2]陳平,吳春華.普通車床改造成車方機(jī)床[J].機(jī)械工程師,2010,10:121.

        [3]王知行,鄧宗全.機(jī)械原理[M],2版.北京:高等教育出版社,2006,5:327.

        [4]汪諍.內(nèi)擺線原理和車方機(jī)床分析[J].蘭州交通大學(xué)學(xué)報(bào).2010.04:119-121.

        [5]熊越東,曹建東,等.基于多開發(fā)平臺(tái)的內(nèi)擺線加工仿真[J].2011,12:109-112.

        [6]洪鐘德.簡(jiǎn)明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].上海,同濟(jì)大學(xué)出版社,2002,5:176.

        (責(zé)任編輯:文婷)

        中圖分類號(hào):TG521

        文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

        文章編號(hào):1003-3319(2016)01-00018-03

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