自動(dòng)外圓磨床自動(dòng)上料系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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環(huán)錐形刀的幾何建模和磨床設(shè)計(jì)
摘要
本文提出一套數(shù)學(xué)模型的設(shè)計(jì)、制造和加工，考慮了螺旋線長邊緣的剖輪廓曲線和相對位置的環(huán)錐旋轉(zhuǎn)刀具形狀。該研究不僅可用于數(shù)控加工的刀具砂輪,而且涉及到的偏差,尖端的曲線,所得到的剩余的材料存在的相鄰長度與缺乏對刀的過程。通過數(shù)值模擬的過程,開發(fā)了一種補(bǔ)償技術(shù),從而降低了重復(fù)使用材料并重建了這個(gè)失去的過程。為驗(yàn)證理論模型的準(zhǔn)確性進(jìn)行了試驗(yàn)性的驗(yàn)證加工手段，測試使用沃爾特?cái)?shù)控磨床。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,兩者吻合較好,從而確認(rèn)那些未知理論的準(zhǔn)確性、可靠性,而建立的模型。這項(xiàng)研究可作為研究者一種有價(jià)值的借鑒研究數(shù)控加工的刀具與特殊的形式。
關(guān)鍵字 逆包絡(luò)，數(shù)學(xué)模型，數(shù)控加工刀具
1 介紹
在刀具等行業(yè)，模型是重要的重復(fù)度高的工具, 并直接影響許多制造裝備性能和質(zhì)量其精度、效率和質(zhì)量機(jī)械制造裝備。 是在汽車和通用機(jī)械工程領(lǐng)域的一次技術(shù)進(jìn)步,導(dǎo)致了數(shù)控加工中越來越多地應(yīng)用各種制造裝備。例如,現(xiàn)在通常會(huì)將數(shù)控加工技術(shù)應(yīng)用于制造模具、螺旋槳和燃?xì)廨啓C(jī)葉片,所有這些組成復(fù)雜的表面。通常情況下,數(shù)控加工的表面包括使用不同形式的旋轉(zhuǎn)工具。因此,高精度、高性能的工具的需求不斷增加。現(xiàn)有文獻(xiàn)的回顧表明,眾多專家研究已經(jīng)開展到旋轉(zhuǎn)刀具的所有類型。例如,羅丹提出了一個(gè)圖形分析方法應(yīng)用內(nèi)部道具判斷的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對設(shè)計(jì)和制造工具的解決方案。然而,由于大量的外部輔助線,這種方法很難采取在一個(gè)實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用。耶夫開發(fā)了一種計(jì)算機(jī)輔助成型方法、線性內(nèi)部線阿基米德螺旋面并考慮到的解析幾何的典型的表面。研究人員已經(jīng)將幾何建模工具與多種旋轉(zhuǎn)表面配置結(jié)合,并考慮尖端的曲線及斷面設(shè)計(jì)和建模的表面。以建模的尖端曲線,許多研究者已經(jīng)討論了恒定的螺旋角,或先后開發(fā)了圓形方法曲線的設(shè)計(jì)工具，包括外部表面。一些有線形理論模型的輪廓圓錐形研究或工具,并設(shè)計(jì)相應(yīng)的尖端的曲線。一個(gè)計(jì)劃模型已經(jīng)介紹產(chǎn)生光滑的連結(jié)的機(jī)械切削刃銑刀。幾位研究人員所定義的螺旋角等于求解一個(gè)尖端的工具，并以一個(gè)復(fù)雜的形狀形成和優(yōu)化設(shè)計(jì)中的曲線。目前文獻(xiàn)設(shè)計(jì)模型的橫切面和正截面銑刀。與此同時(shí),參考槽面方程推導(dǎo)出一個(gè)錐形銑刀的情況,并分析了其變化規(guī)律和前刀面截面角度的不同的部分。在所有的裝備制造過程中截面加工過程是最復(fù)雜的。因此,許多研究人員專注于此特定方面的工具的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)。例如,文獻(xiàn)提出建模過程和形成條件上的前角。其他研究人員已經(jīng)集中精力在發(fā)展模式上，這樣可以為預(yù)測時(shí)產(chǎn)生的切削力等使用機(jī)械刀具。各方面的機(jī)械加工性能如刀具磨損、表面粗糙度、尺寸精度、穩(wěn)定性敏感。通過以上討論,可以肯定的是,相當(dāng)大的經(jīng)力是直接以分析和建模設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的。然而,很少有研究提出了一個(gè)詳細(xì)的工具設(shè)計(jì)和集成的數(shù)控加工制造它。雖然參考文獻(xiàn)等構(gòu)建了一個(gè)兩個(gè)數(shù)控機(jī)床加工模型,相關(guān)只討論了設(shè)計(jì)的特殊銑刀、尖端的曲線和文獻(xiàn)只考慮了設(shè)計(jì)過程為一個(gè)以不變的螺旋角的尖端的曲線的影響。導(dǎo)出的螺旋槽的一種模型的環(huán)錐型機(jī)械刀具,但并沒有討論這個(gè)問題相關(guān)的實(shí)際磨削過程。與此同時(shí)，考慮造型設(shè)計(jì)和制造的螺旋槽圓柱的工具,但是遇到的問題和相應(yīng)的研磨加工后。調(diào)查過程的步驟,以一個(gè)刀具的制造,開始就以加工,緊隨其后的斜度的形成的溝槽表面的不同特點(diǎn)。然而,在多級加工過程的基礎(chǔ)上,提出了理論研究是如此復(fù)雜,是無法在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用環(huán)境。值得留意的是,環(huán)錐形切割機(jī)是更穩(wěn)定且具有較少的移動(dòng)距離，遠(yuǎn)勝于結(jié)束在加工過程中銑刀與一個(gè)角度傾斜。所以,重點(diǎn)在于要開發(fā)一個(gè)詳細(xì)的了解設(shè)計(jì)和制造的這種形式的刀具。本研究旨在糾正已發(fā)表的文獻(xiàn)中缺乏一套綜合的方法來設(shè)計(jì)和數(shù)控制造的環(huán)錐型形銑刀、通過開發(fā)一個(gè)系統(tǒng)性的方法設(shè)計(jì)制造的螺旋曲線和尖端的曲線形狀的環(huán)錐型旋轉(zhuǎn)刀具。此外,本文也提出許多的問題與環(huán)錐型刀具相關(guān)的形狀刀具,包括那些用它的圖案,相互聯(lián)系中遇到的生產(chǎn)或加工,過去的制造補(bǔ)償那些參與了理論模擬的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)。精度和可靠性通過理論模型已被證實(shí)了的試驗(yàn)的加工過程中,它肯定了在優(yōu)秀理論上和實(shí)踐中應(yīng)用的果。
2 尖端1的數(shù)學(xué)模型曲線
圖1給出了一個(gè)輪廓和幾何參數(shù),環(huán)錐形狀的分切機(jī)。刀具的基本要素有:相對應(yīng)線頂部的平面切割機(jī)、弧形AB前表面線,錐表面。在刀具加工螺旋長線,表面的加工要加工螺旋切削應(yīng)力表面,即縮短了的表面和環(huán)形線圈。 本文從改良工具與四個(gè)螺旋線考慮。理想的螺旋外切削螺旋角ψ使常數(shù)對母線。
刀具表面的圓環(huán)面可以表達(dá)為:
r1 = {(R +r cos θ) cos φ, (R +r cos θ) sin φ, r (1+ sin θ)} , (1)
where θ ∈ [?π , ?α], φ表達(dá)了一種角參數(shù)的關(guān)系 φ ∈ [0,2π].
最初,Eq。1是用來計(jì)算的基本形式的表面以獲得理想的數(shù)學(xué)模型曲線斜尖端,從而形成縱向ψ角恒定toroid排隊(duì),即表面。
r1θ = {?r sin θ cos φ, ?r sin θ sin φ, r cos θ} . (2)
r1φ = {?(R +r cos θ) sin φ, (R +r cos θ) cos φ, 0} . (3)
它假定了切線矢量在每一個(gè)點(diǎn)的曲線,給出了螺旋尖端dr1, 向量的母線是δr1 在相交點(diǎn)的地方 δφ 在母線等于零. 因此:
圖1 .幾何參數(shù)
利用內(nèi)積方程,可以得到以下:
成為:
替代的初始 φ = 0 θ = π/2 在Eq. 8 替代的初始狀態(tài) φ = 0 θ = π/2 在 Eq. 8
在圖1所示的錐表面,可以用以下的表格。
當(dāng)z ∈ (0,h)
15變成了:
尖端的連續(xù)性方程式為當(dāng) θ = ?α，z 1 = 0 為了描述 尖端的表面可以定義 Eqs.： 10 and 16, i.e.,
因此角參數(shù)為 φ, 可以表示為：
3 進(jìn)刀速度
進(jìn)刀速度的數(shù)控機(jī)床上的環(huán)錐型刀具在模具刀具可源自上述的數(shù)學(xué)模型。工件是假定關(guān)于z軸的旋轉(zhuǎn)機(jī)器框架,用恒角速度ω,即:
與此同時(shí),磨床上的軸向速度一起移動(dòng)。
軸向速度相對的toroid表面應(yīng)該共同"形式:
得
同樣,軸向速度相對的錐表面應(yīng)符合:
可得:
在環(huán)之間的連接帶之間的部分和錐表面,很明顯
θ = ?α and z 1 = 0.
它遵循
因此,連續(xù)性的切削邊緣進(jìn)行了證明。
4 剖輪廓設(shè)計(jì)凹槽
如圖2，截面剖面的提出切削刃是由5個(gè)片段描述如下:
? 形成了區(qū)段1B1耙面對徑向前角γ,
? 圓弧B C和半徑 r 應(yīng)用于枝晶片用C D?圓弧半徑r應(yīng)該是光滑的基礎(chǔ)上,確定所需的芯片流動(dòng)和強(qiáng)度的牙齒,
? 段D1E 1所形成的二次土地,提高強(qiáng)度的角度出發(fā),用二次救濟(jì)牙 αE ,
? 土地段E F形式與救援角α .
為了保證刀具的強(qiáng)度，心軸不應(yīng)該的受壓迫。心軸的半徑r。此外,考慮到影響在解決變異長笛剖面的幾何結(jié)構(gòu)的砂輪、截面輪廓的設(shè)計(jì)cor-responding長笛與最大作戰(zhàn)半徑圓錐部分被評為幾何模型逆問題求解這。我們指的是半徑r的外層涼亭的截面輪廓幾何模型,描述了螺旋長笛的如下:
很明顯,區(qū)段1B1可以被描述成
得到方程的B C、P點(diǎn)坐標(biāo)中心應(yīng)確定第一。很明顯,P1是一個(gè)交點(diǎn)路線之間A2 B2并行段1B1與距離r和圓的半徑r + r為中心O型。因此,從聯(lián)立方程式
B1C1方程可被表達(dá)為:
和B是圓切線點(diǎn)B C和區(qū)段B坐標(biāo)的求解B1可以確定下列方程:
因此,配合的E應(yīng)該以便D1E 1可表現(xiàn)為
(λcos α , R ?λ sinα ),
和這樣D1E 1可表現(xiàn)為
圓切線段C D和D E D點(diǎn)是公法線來圓B C在攝氏度。因此,Q,中心,是一個(gè)圓圈C D線交點(diǎn)之間的平行于D E段的距離D E與r和圓半徑集中在P與腦癱r + r。我們所得到的方程
通過解 λ的η解決方案,協(xié)調(diào)的問(x,y)能得到C D是圓的形式
很明顯,C是切線點(diǎn)B C和圓圈圈C D。D指向圓切線段D C D和E。因此,配合C(x,y)可以通過求解聯(lián)立的Eq。31和Eq。36。D1(xD1坐標(biāo)的yD1)能被發(fā)現(xiàn),通過求解這個(gè)方程的Eq。34個(gè)和Eq。36個(gè)同時(shí)進(jìn)行。1483斷面型材的長笛在第一區(qū)域內(nèi)達(dá)到極小值,可以形成的
因此， β ∈ [i ? 1,i] 對各部分的 ri (β), β ∈ [i ? 1,i] ，因而 Eq. 37 可以重寫下面給出的形式,通過一個(gè)單位階躍函數(shù),即
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