UG的旋分加工机床刀具运动部件设计
目录
引言 5
一、课题研究背景及意义 6
二、产品的国内外发展状况
7
(一）国内发展状况 7
（二）国内发展状况 8
三、摆线加工原理
(一）摆线的定义 9
（二）加工原理 9
四、刀具运动部件的三维实体建模 12
（一）垫圈的设计 12
（二）方头平端紧定螺钉的设计 13
（三）后隔圈的设计 14
（四）前、后封盖的设计 15
（五）深沟球轴承的设计 16
（六）圆螺母_M20的设计 17
（七）普通V带轮的设计 18
（八）主轴的设计 19
（九）刀和刀架的设计 20
（十）主轴箱的设计 21
总结 22
谢辞 23
参考文献 24
引言
随着社会的不断发展需求，生活水平的提高，人们对物质要求不断的升高，因此对生产技术的要求和效率的要求也越来越高。
现在，社会中，我们都可以看到各种形形色色的断面多边形工件，当然，这很显然是由于数控技术起到了重要性的作用，发展迅速。其中最主要的还是由于他高速旋转切削的特点，正因为如此，他有独有的特点，很多研究人员对此都很感兴趣，想尽各种方法研发他。现在，摆线加工技术已经成为高效数控加工技术之一，并且取代了之前普通车床加工的方法，变成了现在不可缺少的加工方法，正因如此，加工的高效方法也实现了，同时，提高了生产线上的效率，也降低了次品率，也大大的减小了使用成本，社会也能很快的接受该技术生产出的产品，在国内，摆线的相关技术还是有点落后的，由于国外对旋分加工知识产权 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
的限制，我们并达不到国外的那种高科技技术，现有的所使用的机床还存一定的技术欠缺，可靠性和加进度要求都达不到。所以，我们现在所做的，很有必要对摆线加工原理问题进行更深一步的探索与研究。
我们一般情况下在加工零件之前，肯定会根据所给的图纸要求，首先进我们行图纸分析，然后再试切，接着加工零件需要调整机床和数控编程程序。如果我们加工出来的零件不符合图纸上的尺寸要求，我们还是会重新按照图纸上的要求，进行分析再次调整重新操作，但是，这样我们加工一个零件相对来说浪费的时间比较多。同时，也损失了很多不必要的浪费，加工成本也会很高，加工的效率也上不去，如果这些消耗都不存在，我们利用现在的技术事先在计算机软件上模拟加工的过程、比较加工的过程。我们就会发现肯定比之前所做的事半功倍，因此，本文在研究摆线加工原理的基础上，设计旋分刀具运动部件，再次证明了旋分加工的通用性。
一、课题研究背景及意义
（一）背景及意义
在之前的断面多边形零件加工中，我们都是使用不同种类的车床，例如：车床、铣床等，我们使用普通的车床时会发现，车床的刀具都是固定在刀架上不动的，是由于卡盘夹住工件的转动，而产生的相对运动，按照计算的数据进行切削加工，而刀具也是按照要求选择的，有必要还需进行换不同直径的刀具，再进行加工，因此误差较大，不论是什么样的车床加工，都实现不了不走空刀或者装夹无误、加工误区等一系列问题，刀具是最有影响的制备困扰，既影响工件的质量生产，又降低了其生产效率。因此为了提高我们生产工件效率，我们首先要改进我们加工的方法。现在，国内正研究摆线逼近法加刀具转动切削的多边形零件。而国外，根据摆线原理而制造出的德国Wera公司所生产的旋分加工机床已广泛投入使用。当旋分切削机床在进行零件加工时，工件旋转的同时刀具也旋转，而刀具是采用国际标准化的设计，只需要在机床程序上设置不同的转速就可以实现多边的零件加工，从而加工出各种零配件。工件的质量不仅仅得到了质量的保证，同时也大大提高了我们的生产效率。由于旋分机床切削是德国Wera公司独有专利，可想而知，其制造加工成本是有多高，国内对旋分加工原理的了解并不了解，尚未对核心技术掌握。我们通过对旋分机床进行研究专研，可进一步加深对其了解。如图1-1所示为本次论文所要设计的旋分加工机床。
图1-1大型曲线齿加工数控机床
二、产品的国内外发展状况
（一）国内发展状况
目前，国内拥有该技术的并不多，采用专门的数控旋分机床生产加工各个零配件，比如上海和重庆两家数控企业公司，但是他们使用的机床并不是自己的，都是从德国进口，如图2-1所示。众所周知，它的成本价格比较高。其中，德国维拉（WERA）公司生产旋分加工机床，他的机床现在在国内已经申请专利了，正因如此，现在很多汽车行业都已经大量的采用该技术被，它的使用相当的广泛，包括一些其沟槽类、多边、结合齿等。
图2-1德国维拉齿旋分加工机床
（二） 国外发展状况
国外的发展迅速，很多国家已经对旋分加工方法的应用推广领域进行了更深的探索和研究，例如德国、日本，他根据自己的知识设计出自己的机床，其中，日本NITTO公司开发的旋分机床能够用于沟槽类零件加工、齿轮倒角去毛刺和复杂型面的加工，但是还是不够全面对核心技术还尚未掌握全面，并没有对摆线线旋分加工渐开线类零件进行探索和研究。与此同时，德国对于这一核心技术的研究相对来说更加的成熟和先进，他们开发的旋分加工机床如图所示，德国的PRAWEMA公司和WERA公司现在已经开研发出技术先进的数控摆线旋分加工机床，精度非常的高。机床如图2-2所示。
图2-2德国的PRAWEMA多边旋分加工机床
三 、摆线加工原理
（一)摆线定义
一动圆在于其相切的定圆上作无滑动的滚动时，与动圆固定一点的运动轨迹即为摆线。
（二)摆线加工原理
如图表达所示，设基圆的半径为R，发生圆的半径为r，P为与发生圆固联的一点，P到发生圆圆心的距离为e，发生圆由水平位置I开始沿基圆做纯滚动，在位置I处固联点P位于X轴上，当发生圆滚动到位置II（位置I与位置II的夹角为α）时，发生圆的自转角为β，则P点的运动轨迹可表示为：
式(1)
其中 。
式（1）即为摆线的参数方程，当R=2r时，摆线的方程为：
式(2)
公式（2）中，我们会发现摆线的方程已经退化椭圆的参数方程，摆线的轨迹为椭圆，P 点的运动实际上是两种运动的合成：（1）P点绕圆心C作圆周运动（设其转速为nc）;(2)P点同时绕圆心O作圆周运动（设其转速为no）。因为动圆的直径是定圆直径的1/2，所以P点绕C作圆周运动，角速度是P点绕O所作的圆周运动变成3爪卡盘即工件的运动，同时刀盘的转速为工件转速的2倍，这样车削出来的工件就是椭圆形轮廓线了。
图3-1 摆线方程原理图
以K(＝nc: no)于工件的转速做同一个方向的旋转，这就体现出多边形加工的主要特性。当K=2，如果在刀盘中心对称位置上装2把刀，那么工件就被车削成近似的正方形（如图3-2）；如果装对称的3把同样的车刀，工件很容易就被车削成近似的正六边形（如图3-3）。图形的多边形形状决定于装多少把刀具及刀盘上各车刀之间的角度和长短。
引言 5
一、课题研究背景及意义 6
二、产品的国内外发展状况
7
(一）国内发展状况 7
（二）国内发展状况 8
三、摆线加工原理
(一）摆线的定义 9
（二）加工原理 9
四、刀具运动部件的三维实体建模 12
（一）垫圈的设计 12
（二）方头平端紧定螺钉的设计 13
（三）后隔圈的设计 14
（四）前、后封盖的设计 15
（五）深沟球轴承的设计 16
（六）圆螺母_M20的设计 17
（七）普通V带轮的设计 18
（八）主轴的设计 19
（九）刀和刀架的设计 20
（十）主轴箱的设计 21
总结 22
谢辞 23
参考文献 24
引言
随着社会的不断发展需求，生活水平的提高，人们对物质要求不断的升高，因此对生产技术的要求和效率的要求也越来越高。
现在，社会中，我们都可以看到各种形形色色的断面多边形工件，当然，这很显然是由于数控技术起到了重要性的作用，发展迅速。其中最主要的还是由于他高速旋转切削的特点，正因为如此，他有独有的特点，很多研究人员对此都很感兴趣，想尽各种方法研发他。现在，摆线加工技术已经成为高效数控加工技术之一，并且取代了之前普通车床加工的方法，变成了现在不可缺少的加工方法，正因如此，加工的高效方法也实现了，同时，提高了生产线上的效率，也降低了次品率，也大大的减小了使用成本，社会也能很快的接受该技术生产出的产品，在国内，摆线的相关技术还是有点落后的，由于国外对旋分加工知识产权 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
的限制，我们并达不到国外的那种高科技技术，现有的所使用的机床还存一定的技术欠缺，可靠性和加进度要求都达不到。所以，我们现在所做的，很有必要对摆线加工原理问题进行更深一步的探索与研究。
我们一般情况下在加工零件之前，肯定会根据所给的图纸要求，首先进我们行图纸分析，然后再试切，接着加工零件需要调整机床和数控编程程序。如果我们加工出来的零件不符合图纸上的尺寸要求，我们还是会重新按照图纸上的要求，进行分析再次调整重新操作，但是，这样我们加工一个零件相对来说浪费的时间比较多。同时，也损失了很多不必要的浪费，加工成本也会很高，加工的效率也上不去，如果这些消耗都不存在，我们利用现在的技术事先在计算机软件上模拟加工的过程、比较加工的过程。我们就会发现肯定比之前所做的事半功倍，因此，本文在研究摆线加工原理的基础上，设计旋分刀具运动部件，再次证明了旋分加工的通用性。
一、课题研究背景及意义
（一）背景及意义
在之前的断面多边形零件加工中，我们都是使用不同种类的车床，例如：车床、铣床等，我们使用普通的车床时会发现，车床的刀具都是固定在刀架上不动的，是由于卡盘夹住工件的转动，而产生的相对运动，按照计算的数据进行切削加工，而刀具也是按照要求选择的，有必要还需进行换不同直径的刀具，再进行加工，因此误差较大，不论是什么样的车床加工，都实现不了不走空刀或者装夹无误、加工误区等一系列问题，刀具是最有影响的制备困扰，既影响工件的质量生产，又降低了其生产效率。因此为了提高我们生产工件效率，我们首先要改进我们加工的方法。现在，国内正研究摆线逼近法加刀具转动切削的多边形零件。而国外，根据摆线原理而制造出的德国Wera公司所生产的旋分加工机床已广泛投入使用。当旋分切削机床在进行零件加工时，工件旋转的同时刀具也旋转，而刀具是采用国际标准化的设计，只需要在机床程序上设置不同的转速就可以实现多边的零件加工，从而加工出各种零配件。工件的质量不仅仅得到了质量的保证，同时也大大提高了我们的生产效率。由于旋分机床切削是德国Wera公司独有专利，可想而知，其制造加工成本是有多高，国内对旋分加工原理的了解并不了解，尚未对核心技术掌握。我们通过对旋分机床进行研究专研，可进一步加深对其了解。如图1-1所示为本次论文所要设计的旋分加工机床。
图1-1大型曲线齿加工数控机床
二、产品的国内外发展状况
（一）国内发展状况
目前，国内拥有该技术的并不多，采用专门的数控旋分机床生产加工各个零配件，比如上海和重庆两家数控企业公司，但是他们使用的机床并不是自己的，都是从德国进口，如图2-1所示。众所周知，它的成本价格比较高。其中，德国维拉（WERA）公司生产旋分加工机床，他的机床现在在国内已经申请专利了，正因如此，现在很多汽车行业都已经大量的采用该技术被，它的使用相当的广泛，包括一些其沟槽类、多边、结合齿等。
图2-1德国维拉齿旋分加工机床
（二） 国外发展状况
国外的发展迅速，很多国家已经对旋分加工方法的应用推广领域进行了更深的探索和研究，例如德国、日本，他根据自己的知识设计出自己的机床，其中，日本NITTO公司开发的旋分机床能够用于沟槽类零件加工、齿轮倒角去毛刺和复杂型面的加工，但是还是不够全面对核心技术还尚未掌握全面，并没有对摆线线旋分加工渐开线类零件进行探索和研究。与此同时，德国对于这一核心技术的研究相对来说更加的成熟和先进，他们开发的旋分加工机床如图所示，德国的PRAWEMA公司和WERA公司现在已经开研发出技术先进的数控摆线旋分加工机床，精度非常的高。机床如图2-2所示。
图2-2德国的PRAWEMA多边旋分加工机床
三 、摆线加工原理
（一)摆线定义
一动圆在于其相切的定圆上作无滑动的滚动时，与动圆固定一点的运动轨迹即为摆线。
（二)摆线加工原理
如图表达所示，设基圆的半径为R，发生圆的半径为r，P为与发生圆固联的一点，P到发生圆圆心的距离为e，发生圆由水平位置I开始沿基圆做纯滚动，在位置I处固联点P位于X轴上，当发生圆滚动到位置II（位置I与位置II的夹角为α）时，发生圆的自转角为β，则P点的运动轨迹可表示为：
式(1)
其中 。
式（1）即为摆线的参数方程，当R=2r时，摆线的方程为：
式(2)
公式（2）中，我们会发现摆线的方程已经退化椭圆的参数方程，摆线的轨迹为椭圆，P 点的运动实际上是两种运动的合成：（1）P点绕圆心C作圆周运动（设其转速为nc）;(2)P点同时绕圆心O作圆周运动（设其转速为no）。因为动圆的直径是定圆直径的1/2，所以P点绕C作圆周运动，角速度是P点绕O所作的圆周运动变成3爪卡盘即工件的运动，同时刀盘的转速为工件转速的2倍，这样车削出来的工件就是椭圆形轮廓线了。
图3-1 摆线方程原理图
以K(＝nc: no)于工件的转速做同一个方向的旋转，这就体现出多边形加工的主要特性。当K=2，如果在刀盘中心对称位置上装2把刀，那么工件就被车削成近似的正方形（如图3-2）；如果装对称的3把同样的车刀，工件很容易就被车削成近似的正六边形（如图3-3）。图形的多边形形状决定于装多少把刀具及刀盘上各车刀之间的角度和长短。
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