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螺杆加工中编程误差分析方法研究

作　者: 何小妹
导　师: 赵文珍
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 误差分析包络面仿真算法
分类号: TG659
类　型: 硕士论文
年　份: 2002年
下　载: 101次
引　用: 6次
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内容摘要

目前，截面包络法数控加工螺旋面时刀触点和刀位轨迹的计算方法已取得一定成就，但缺少对现有算法和工艺的精度分析和研究。本文在最小有向距离算法的基础上，对无瞬心截面包络法数控加工螺杆时的误差分析方法进行了探讨，并对影响误差的主要因素进行了分析。从理论上，阐述了无瞬心包络法加工原理和最小有向距离算法的基本理论。在利用最小有向距离算法获得无干涉刀位轨迹的前提下，根据螺旋面的特性，提出已知刀具表面和刀位轨迹，计算实际加工螺旋面的包络面仿真算法。并针对复杂螺杆应从啮合精度来衡量加工精度的要求，提出实际加工表面法向误差分析模型和算法。在法向误差算法中，为寻找过理论点的法线与实际螺旋面的交点，采用切平面投影分析方法，提出象限搜索算法。在C语言环境下对上述算法进行编程，通过实例进行了具体的误差分析。针对螺杆加工中编程点之间刀具的实际运动轨迹为阿基米德螺线的事实，分析了阿基米德螺线插补对加工精度的影响，并在此基础上讨论编程点之间的步长、刀尖圆弧半径和刀具安装角度等因素对加工误差的影响，得出由于阿基米德螺线插补而影响螺杆加工精度的主要因素为工件端截面廓形和编程点之间的步长的结论。采用包络面仿真算法，分析了刀具安装高度误差对螺杆加工精度的影响，提出对于此项误差进行相位补偿和相位补偿角度的概念，将经过相位补偿后的法向误差作为刀具安装高度对加工精度影响的分析依据，总结出误差规律；通过分析认为这些误差产生的根本原因是实际加工的刀位轨迹与计算刀位轨迹不一致，仍属于数控编程误差，为此提出了软件补偿措施。经过误差分析方法的研究和误差规律的总结，得出影响螺杆加工误差的主要因素，提出提高螺杆加工精度的措施，进一步验证了最小有向距离算法的正确性，完善了复杂表面无瞬心包络加工理论，具有较强的实践指导意义。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
1 绪论  8-17
  1.1 课题背景  8-9
  1.2 国内外复杂螺杆加工技术的现状及发展趋势  9-13
  1.3 误差分析的意义及分析方法  13-14
  1.4 课题研究的目标和意义  14-15
  1.5 课题的主要工作  15-17
2 基础理论  17-27
  2.1 加工原理  17-18
  2.2 坐标系  18
  2.3 工件及刀具方程的建立  18-21
    2.3.1 工件螺旋面方程的建立  18-20
    2.3.2 刀具圆环面方程的建立  20-21
  2.4 坐标变换  21-22
  2.5 最小有向距离算法简述  22-25
    2.5.1 最小有向距离算法的理论基础  22-23
      2.5.1.1 基本原理  22-23
      2.5.1.2 接触迹的连续性  23
    2.5.2 最小有向距离算法的应用  23-25
      2.5.2.1 刀触点计算  23-24
      2.5.2.2 初始点的选取  24
      2.5.2.3 网格法  24-25
  2.6 刀具轨迹的阿基米德螺线插补运动模型  25-27
3 包络面仿真算法  27-37
  3.1 研究方法  27-30
    3.1.1 解析法  27-29
    3.1.2 计算机仿真算法  29-30
  3.2 包络面仿真算法  30-36
    3.2.1 包络面仿真算法原理  30-32
    3.2.2 包络面仿真算法的实现  32-36
      3.2.2.1 包络面仿真带  32-33
      3.2.2.2 初始点的确定  33
      3.2.2.3 三刀位加工仿真法  33-35
      3.2.2.4 沿螺旋方向的包络仿真  35-36
  3.3 本章小结  36-37
4 法向误差的计算方法  37-51
  4.1 截面内径向误差模型的建立  37-38
  4.2 法向误差模型的建立  38-44
  4.3 程序设计  44-50
    4.3.1 程序说明  44-45
    4.3.2 程序流程图例  45-50
  4.4 本章小结  50-51
5 阿基米德螺线插补产生的加工误差分析  51-60
  5.1 阿基米德螺线插补产生的表面误差  52-54
  5.2 编程点间的步长对阿基米德螺线插补误差的影响  54-56
  5.3 刀尖圆弧半径对阿基米德螺线插补误差的影响  56-59
  5.4 刀具安装角对阿基米德螺线插补误差的影响  59
  5.5 本章小结  59-60
6 刀具安装高度误差对加工精度的影响  60-68
  6.1 刀具安装高度的误差因素  60-61
  6.2 刀具安装高度变化引起的加工误差分析  61-67
  6.3 本章小结  67-68
结论  68-69
致谢  69-70
论文发表情况  70-71
参考文献  71-74

螺杆加工中编程误差分析方法研究

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