平面二次包络四轴四联动数控磨床加工原理及实验研究

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1、平面二次包络四轴四联动数控磨床加工原理及实验研究重庆大学机械传动国家重点实验室211工程项目；广西壮族自治区教育厅科硏项目（编号201106LX706）韩兴国①黎亚元②和法洋③（①桂林航天工业高等专科学校广西桂林541004；②西华大学数控技术硏究所，四川成都610039；③上海合众重工有限公司上海201506）摘要:分析了平面二次包络四轴四联动数控磨床的加工原理并艮据该原理及磨床结构建立了坐标系，推导出了各个相对坐标系间的齐次坐标变换矩阵，创建了理论状态下的数控加工数学模型，并采用基于CDK6

2、150数控车床改造的平面二次包络四轴四联动数控磨床进行切削实验,设置平面二次包络蛭杆参数编写数控加工程序验证了其加工原理的正确性。关键词:平面二次包络蜗杆四轴四联动数控磨床数学建模切削实验中图分类号：THI61文献标识码：AMachiningtheoryandexperimentalstudyofplane-quadratic-envelopefour-axis-linkageCNCgrindingmachineHANXingguo1;,LIYayuan,HEFayang3（①GuilinCol

3、legeofAerospaceTechnology,Guilin541004,CHN；②CNCInstitute^XihuaUniversity,Chengdu610039,CHN；③ShanghaiHezhongHeavy-industryCozLtd#Shanghai201506ZCHN）Abstract：Thecoordinatesystemissetupbasedonthemachiningtheoryoftheplane-quadratic-envelopefour-axis-link

4、ageCNCgrindingmachineandthestructureofthegrindingmachine.Theidealprocessingmathematicalmodelingisbuiltonthebasisofthehomogeneouscoordinatetransformationmatrixbetweertherelativecoordinatesystemsdeducedfromthecoordinatesystem.Cuttingexperimentisconduct

5、edortheplane-quadratic-envelopefour-axis-linkagegrindingmachinereformedfromCDK615(lathe・Duringtheexperiment,plane-quadratic-envelopewormparametersaresetup.machiningprogramsofCNCarewrittenandthecorrectnessofthemachiningtheoryisverifiedKeywords：Plane-q

6、uadratic-envelopeWorm；Four-axis-linkage；CNCGrindingMachine；MathematicalModeling；CuttingExperiment平面二次包络蜗杆传动是我国在20世纪70年代硏制的一种新型的机械传动方式，具有效率高、寿命长持载能力强等特点，特别适用于现代机械重载、高速的要求,产品深受客户欢迎⑴o但由于这种蜗杆加工工艺非常复杂、设备专用、价格昂贵,所以应用推广受到较大限制。为了克服这些问题，我们通过深入研究^=是出了一种利用数控圆插补

7、运动加上砂轮架自转运动以及被磨削蜗杆的轴旋转运动的新加工工艺，并在此基础上开发了四轴四联动的数控磨床。该磨床克服了原来存在的问题，使加工的蜗杆的中心距可在很大的范围内变化，而且机床结构紧凑，节省了空间、攝高了效率。该磨床已投入到生产实践中，经验证符令加工要求。1加工原理平面二次包络四轴四联动数控磨床的工作原理如图1所示；<向和Z向双层工作台上安装了可绕自身旋转的砂轮回转台，上面安装了磨削头。X、Z轴联动实现圆插补，带动砂轮回转台和磨削头作轨迹为圆菸平移运动与此同时如让砂轮回转台带动磨削头按一定规

8、律绕回转中心。2的作B轴旋转运动实现X.Z、E三轴联动即可保证砂轮的产形面始终与基圆相切。它们与蜗杆的主回转运动C合成即实现四轴联动，可实现蜗杆与蜗轮的啮合运动完成整个加工。通过分析论证，这种加工工艺完全符合平面二次包络蜗杆的磨肖!加工原理⑵。mirw杆何转工作台府制头图1平面二次包络四轴四联动数控磨床设计原理图2运动分析以加工工件的位置为基准,插补圆的圆心由工件蜗杆副的中心距a决定在工件喉颈圆弧中心线上，它也是蜗轮的基圆圆心，这个插补圆心可以通过数控编程实现，所以非常灵活也很容易实现。这样就不