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双自转研磨成球机构对球度影响的研究

作　者: 陈佳杰
导　师: 袁巨龙
学　校: 浙江工业大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 精密球双自转机构误差研磨均匀性球度
分类号: TG580.68
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 23次
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内容摘要

为提高精密球体的球度和加工一致性,一种新型的球体研磨方式——双自转研磨方式被提出,它是通过控制两块下研磨盘的转速组合,实现球坯表面研磨轨迹的均匀分布,使球坯表面获得均匀研磨,快速修正球形偏差,从而提高加工精度与加工效率。尽管已经对双自转研磨方式的基础理论、关键技术等方面做了许多相关研究,但其机构误差对球体加工的影响仍未有人进行确切的描述,本文基于此,研究成球机构误差对球体均匀研磨的影响。本文在完善双自转研磨方式理论,优化双自转设备几何结构以提高球体精度方面具有重要意义。针对理想无误差状态下的双自转研磨方式,通过建立几何学、运动学模型,采用理论计算、数值模拟仿真,推导了研磨过程中球坯运动参数关系,研究了双自转研磨方式对研磨切削等概率性的满足条件和满足程度。给出了研磨轨迹均匀性的评价方法,以数值计算的形式定量分析了球面研磨轨迹分布的均匀程度,确定了理想的研磨盘转速组合等相应参数。为探索双自转研磨设备机构误差对实现精密球体成球影响的大小,主要针对四种可能存在的误差形式进行了分析研究,它们是:1)研磨过程中下研磨内盘发生端跳;2)下研磨内盘倾斜;3)下研磨外盘非圆,存在两个突起;4)槽型夹角角度发生改变。通过计算在各种机构误差情况下球的运动参数得到各相应的研磨轨迹方程,并设定了相关误差值采用MATLAB对球面研磨轨迹进行了仿真,绘制了球坯运动轨迹的分布情况,根据球面研磨轨迹点数量的标准差SQ对轨迹均匀性进行了评价。应用ADAMS软件建立了双自转研磨方式的虚拟样机模型,通过动态仿真,分析比较了各误差形式时球坯自转角θ、自转速度ωb、公转速度ω的变化状况,判断了各误差因素对球体研磨精度的影响大小。为验证理论仿真结果,选择了下研磨内盘径向误差这一误差形式对球坯进行了研磨实验,设定下内盘径向误差?hj分别为20μm、50μm、80μm时对球坯进行加工,并与传统V形槽研磨方式下进行了比较。通过比较球度大小及研磨均匀程度,分析了对加工结果的影响。实验结果与相应的理论计算、模拟仿真结论基本符合。通过研究,得到以下结论:当双自转研磨设备成球机构出现微小误差时,会对球加工造成一定影响,但影响不大,基本在允许范围内,与传统V形槽研磨方式相比较,其误差因素对球的加工精度影响基本可忽略。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-11
符号说明  11-13
第1章绪论  13-25
  1.1 课题研究背景  13-14
  1.2 国内外研究现状  14-21
    1.2.1 研磨成球的基本条件  14-15
    1.2.2 球体研磨方式的研究  15-20
    1.2.3 新型双自转研磨方式  20-21
  1.3 本课题的研究目标及意义  21-22
  1.4 本文研究内容与论文结构安排  22-24
    1.4.1 研究内容  22-23
    1.4.2 论文结构安排  23-24
  1.5 本章小结  24-25
第2章理想状态下双自转研磨盘研磨过程分析  25-40
  2.1 双自转研磨盘研磨方式下的运动分析  25-26
  2.2 双自转研磨方式下球面研磨轨迹的研究  26-32
    2.2.1 研磨轨迹点的计算  26-28
    2.2.2 球坯表面研磨轨迹分布的仿真过程  28-29
    2.2.3 球坯研磨轨迹均匀性的评价  29-32
  2.3 下研磨盘内外盘转速关系分析  32-38
    2.3.1 转速比构造及变化曲线  32-33
    2.3.2 转速条件对研磨均匀性影响的分析  33-38
  2.4 本章小结  38-40
第3章机构误差对球研磨过程的影响研究  40-56
  3.1 下研磨盘跳动的影响  40-44
    3.1.1 下盘端跳时的运动分析  40-42
    3.1.2 下盘端跳对球面研磨轨迹的影响  42-44
  3.2 研磨盘倾斜对球体加工的影响  44-47
    3.2.1 研磨盘倾斜时的运动分析  44-46
    3.2.2 下盘倾斜对球面研磨轨迹的影响  46-47
  3.3 研磨盘几何精度的影响  47-50
    3.3.1 运动参数的计算  47-48
    3.3.2 不圆度对球面研磨轨迹的影响  48-50
  3.4 槽型夹角对球体加工的影响  50-53
    3.4.1 槽型夹角对球运动参数的影响  50-51
    3.4.2 槽型夹角对球面研磨轨迹的影响  51-53
  3.5 研磨均匀性的分析和评价  53-55
  3.6 本章小结  55-56
第4章基于ADAMS 虚拟样机的误差影响研究  56-68
  4.1 虚拟样机技术及ADAMS 软件概述  56-57
  4.2 双自转研磨模型的建立  57-60
  4.3 机构误差模型分析  60-67
    4.3.1 下研磨内盘倾斜分析  60-62
    4.3.2 沟槽角度影响分析  62-65
    4.3.3 下外盘椭圆影响分析  65-67
  4.4 本章小结  67-68
第5章机构误差对成球精度影响的实验研究  68-78
  5.1 实验系统的构成  68-71
    5.1.1 加工实验系统  68-70
    5.1.2 测量设备  70-71
  5.2 实验设计方法  71-73
    5.2.1 实验设计  71-72
    5.2.2 工艺参数的选择  72-73
  5.3 实验结果及分析  73-77
  5.4 本章小结  77-78
第6章总结与展望  78-81
  6.1 研究总结  78-79
  6.2 课题展望  79-81
参考文献  81-86
致谢  86-87
攻读学位期间参加的科研项目和成果  87

双自转研磨成球机构对球度影响的研究

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