五轴数控车刀刃磨装置的研究与设计
车刀是机械加工中重要的切削工具,刀具刃磨质量的好坏,直接影响到加工工件的表面质量、精度.采用先进的数控刃磨装置是刃磨高质量、高精度车刀的重要保障.基于此,本文旨在研究一种五轴数控刃磨装置来实现刀具的自动刃磨.本文以普通外圆车刀为对象,在认真分析研究其基本结构、几何角度及刃磨原理的基础上,成功建立了车刀各刀面及刃磨装置数学模型.并利用平面表像法原理,将车刀空间三个刀面映射到二维黎曼平面上.依据三维欧式空间的角度关系与二维黎曼平面上的度量关系之间的同构原理,在平面上表达、分析与计算车刀刃磨时空间旋转角度关系.并计算采用不同的位姿调整顺序时车刀的各旋转角度,最后选取调整时间短、旋转角度小的位姿调整方案对车刀进行刃磨,进而实现车刀刃磨时位姿调整的优化.本文主要是以五轴数控刃磨装置的立柱部分为设计对象,在对其进行机械结构设计的过程中,对同步带、主轴、直线滚珠导轨副、滚珠丝杠螺母副、蜗轮蜗杆式转台、电动机及立柱等主要零部件进行了计算、校核和选型,通过选型计算,确定了立柱部分各零部件的尺寸参数,并利用UG对该数控刃磨装置立柱部分的零部件进行三维建模及装配.为了使该数控车刀刃磨装置能够达到预期的刃磨要求,对其主要的部件进行了优化设计及运动仿真.并运用有限元软件ANSYS对该刃磨装置的立柱进行强度、刚度和振动模态分析,在此基础上,对其结构进行适当优化改进.这样不仅保证了立柱的静动态特性以及车刀的刃磨精度,还缩短了刃磨装置的设计周期,降低了设计制造成本.
- 作者：
- 吕绪忠
- 学位授予单位：
- 陕西理工学院
- 专业名称：
- 机械制造及其自动化
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2015年
- 导师姓名：
- 何宁
- 中图分类号：
- TG659
- 关键词：
- 车刀刃磨；五轴数控刃磨装置；位姿调整优化；结构设计；立柱静动态分析
- Lathe tool sharpening； Five-axis CNC sharpening appliance； Pose adjustment optimization； Structural design； Static and dynamic analysis of the column