新型中凸变椭圆活塞车削伺服刀架的研制.pdf

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1、制造技术／工艺装备现代制造工程（ＭｏｄｅｒｎＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）２０１３年第８期新型中凸变椭圆活塞车削伺服刀架的研制１１２郝长中，王大维，周卓（１沈阳理工大学机械工程学院，沈阳１１０１５９；２沈阳贝特数控机械有限公司，沈阳１１０１５９）摘要：针对非圆活塞车削加工技术，特别是中凸变椭圆活塞的车削加工原理及其刀架设计进行研究。提出一种新的超磁致伸缩微进给机构，通过将超磁致伸缩微进给机构与凸轮机构组合用于刀架设计，实现了伺服刀架的两个独立成形运动，即刀具相对工件形成非圆轨迹的运动和刀

2、具相对工件形成纵向中凸曲线轨迹的运动。实验表明，研制的非圆活塞车削加工伺服刀架具有良好的驱动特性和加工稳定性，提高了非圆活塞加工的精度和效率。关键词：非圆活塞；刀架；超磁致伸缩；凸轮机构中图分类号：ＴＰ２７３文献标志码：Ａ文章编号：１６７１—３１３３（２０１３）０８—００６０—０５Designofanewtypeofservoturretforturningnon-circularpiston１１２ＨａｏＣｈａｎｇｚｈｏｎｇ，ＷａｎｇＤａｗｅｉ，ＺｈｏｕＺｈｕｏ（１ＳｈｅｎｙａｎｇＬｉｇｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓ

3、ｉｔｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ１１０１５９，Ｃｈｉｎａ；２ＳｈｅｎｙａｎｇＢｅｔｔｅｒＣＮＣＭｅｃｈａｎｉｓｍＣｏ．Ｌｔｄ．，Ｓｈｅｎｙａｎｇ１１０１５９，Ｃｈｉｎａ）Abstract：Ｓｔｕｄｉｅｓｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｔｕｒｎｉｎｇｔｈｅｎｏｎ-ｃｉｒｃｕｌａｒｐｉｓｔｏｎ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｔｕｒｎｉｎｇｔｈｅｃｏｎｖｅｘｏｖａｌｐｉｓｔｏｎａｎｄｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｓｅｒｖｏｔｕｒｒｅｔ．Ｉｔｐｕｔｓｆｏｒｗａｒｄ

4、ａｎｅｗｔｙｐｅｏｆｇｉａｎｔｍａｇｎｅｔｏｓｔｒｉｃｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｆｏｒｍｉｃｒｏ-ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｆｅｅｄｉｎｇ．Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇｔｈｅｆｅｅｄｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍｗｉｔｈａｃａｍｍｅｃｈａｎｉｓｍ，ａｓｅｒｖｏｔｕｒｒｅｔｏｆｔｕｒｎｉｎｇｔｈｅｎｏｎ-ｃｉｒｃｕｌａｒｐｉｓｔｏｎｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｔｈｅｔｕｒｒｅｔｃａｎｃｏｍｐｌｅｔｅｔｗｏｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔｓｈａｐｉｎｇｍｏｖｅｍｅｎｔｓｒｅｌａｔｉｖｅｔｏｔｈｅｔｕｒｎｉｎｇｗｏｒｋｐｉｅｃｅ，ａｎｅｌｌｉｐｔ

5、ｉｃａｌｔｒａｊｅｃｔｏｒｙｍｏｖｅｍｅｎｔａｎｄａｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌｃｏｎｖｅｘｃｕｒｖｅｍｏｖｅｍｅｎｔ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｔｕｒｒｅｔｈａｓｇｏｏｄｄｒｉｖｉｎｇｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄｐｒｏ-ｃｅｓｓｉｎｇｓｔａｂｉｌｉｔｙ，ａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｓｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙａｎｄｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｔｕｒｎｉｎｇｔｈｅｎｏｎ-ｃｉｒｃｕｌａｒｐｉｓｔｏｎ．Keywords：ｔｈｅｎｏｎ-ｃｉｒｃｕｌａｒｐｉｓｔｏｎ；ｔｕｒｒｅｔ；ｇｉａｎｔｍａｇｎｅｔｏｓ

6、ｔｒｉｃｔｉｏｎ；ｃａｍｍｅｃｈａｎｉｓｍ能在大切削抗力作用下保持足够稳定的动态特性和０引言进给精度，甚至可以用于车削立体靠模本身。活塞已经发展成为集轻质高强度新材料、异型外实现活塞外圆软靠模加工的关键是快速刀具微圆复合型面和异型销孔等多项新技术于一体的高技进给驱动机构。微进给驱动方式可以采用压电式、电［１］术含量的关键零件。活塞截面常设计成中凸变椭磁式、液压伺服、直线电动机，以及磁致伸缩。电磁吸圆形，在工作环境下变形后为近似圆形，这样可以避铁式微进给刀架输出力大、频响特性好，但行程较小；免敲缸和拉缸，从而

7、提高内燃机的寿命和运行性直线电动机式微进给刀架可以达到高频响、大行程和［２］能。目前，活塞异型外圆加工主要采用硬靠模和软高精度的统一，但输出力较小。靠模的方法进行车削。超磁致伸缩微进给机构的频响特性好、输出力硬靠模加工方法的稳定性和精度好，在普通车床上大、结构简单且运动精度高。因此，本刀架微进给采改装也方便，所以，在大批量生产中，国内外的活塞生产用超磁致伸缩驱动机构。另外，通过伺服电动机及凸企业采用硬靠模的方法车削加工。但高精度靠模本身轮机构来实现工件纵向（轴向）型线加工。系统采用的制造、测量较为困难，加工

8、周期长、成本高和柔性差。闭环控制，以有效拓宽伺服刀架的频带，提高刀架对软靠模方法是根据异型外圆轴类零件的型面进切削力干扰的抑制能力，实现中凸非圆活塞型面的精行编程，以编制的程序作为“靠模”，采用计算机控制密加工。刀具的高频微位移进给机构进行车削加工，其柔性下面以中凸变椭圆活塞车削加工为例介绍中凸好，适合中小批量的生产和试制场合。若微进给系统非圆活塞型面车削加工的刀架设计。６０郝长中，等：新型中凸变椭圆活塞车削伺服