本帖最后由 动静之机 于 2013-6-28 19:19 编辑 6 e a+ F( F) j4 {4 N
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% W6 ^; i1 k+ I7 [9 C6 \# j目前网上查不到国产的此类车床,于是估计本帖是首发了。/ V6 M. E$ {; j5 _1 U& Z7 a+ i
也许此贴过后,很快就有山寨,拭目以待。1 t) ^8 a8 S2 y
/ g+ e$ \! y ?8 j# Y正如这个帖子过后,国产的相关工具很快就有了,足以证明必威体育网址巨大的影响力: rotary broaching 旋转拉(推)削原理------内四方、内六方等问题的答案
0 I/ `2 A ?0 {5 o2 y8 b6 s2 h: k% Chttp://bbs.cmiw.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=143588# q W5 [- b# ^, `/ ]
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, N9 } N& n3 s, f' a+ \方法一: 刀具做径向跟踪,即径向往复直线运动的频率是工件旋转运动频率的两倍,同时轴向走刀,以形成椭圆柱。 例如发动机活塞椭圆裙部的车削。好在径向尺寸变化量很小,不然很难实现高效车削。
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方法二:刀具径向无需追踪,仅轴向走刀。该方法利用圆柱的斜切面为椭圆这个现象,将工件倾斜地夹持在主轴上。虽然没有理论误差,但加工完毕后的零件边缘和零件平面不垂直。这个方法勉强可以对付平板的椭圆圆周,对腔体(椭圆碗)就无能为力了。这种方法加工的椭圆,短半轴长度为圆柱半径r,长半轴长度为r/Sinα
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然后是特殊的方法:工件偏心回转
$ _9 z% p5 R! v$ T/ [5 b 方法一: 凸轮仿形 ----应该淘汰了。 16世纪欧洲人用这个方法 , Z9 y+ i* G/ Y) Y0 R, t& I2 D; h2 ^
来加工象牙,转速不能太快。 $ K/ G& } M& k5 y
! J4 m4 ^% ]" F9 T: f方法二:使用十字滑架工装 ------- 无理论误差 ---- 初级水平
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2 W9 O; D4 w7 q" J1 y6 ^; `3 U( X: `# J 这货和椭圆规长得一样是吧? ( @* _* o$ Y% }* D- g
的确如此,相对运动: 滑架不动,摆杆走椭圆;摆杆不动,滑架走椭圆。 至于滑架的具体结构,每个设计者有自己的办法,见前面的附件。5 ^; O/ H4 }2 a( r: Q: w7 j
1 a1 z$ D1 Z; y; `+ \ x 方法三:使用两个旋转运动合成 ------- 无理论误差 ----- 最初设计这个的的确是高手
* v) V% g* s& F- e0 R. g 第一眼感觉,晕~~~
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原理铺垫:半径为R的小圆在半径2R的大圆内滚动,除了圆心和边缘,任意点的轨迹都为椭圆。
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证明: 小圆在大圆最右侧停住时,切点位于X轴上。在小圆圆心的右侧距离r处取一点,此时α=0。 小圆逆时针滚动(红色虚线为圆心轨迹),方位角抵达α处时,在大圆中转过的相对角度是2α(顺时针)。 因此该点落在XY直角坐标系中的坐标是: X=R* Cosα+r*Cos(α-2α)=(R+r)*Cosα ----① Y= R* Sinα+ r*Sin(α-2α)=(R-r)*Sinα ----② 即:
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---- ③ ( X1 q X% k! b) k1 q: j% F. }: a# N
这便是个典型的椭圆方程了。+ s4 g/ c* Z, N6 c
这个证明意味着:椭圆可以由两个旋转运动来合成,不妨称为自转与公转。考虑到偏心的震动随着半径的增大而增大,因而把回转半径比较小的那个转动作为公转偏心处理。 图中,可以清晰地看见,车削外圆时,前后角不断发生变化,刀具的前刀面选择不好的话,会出现负前角的情况。
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就算偏心再小,高速回转的震动仍不可避免,于是人们设计了平衡块。平衡块位于工件质心对称位置处,配重 *配重偏心距离 =工件重量 *夹具偏心距离, 当然夹具本身先得做好动平衡。
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普通车床车削过程中,若车刀的高度不在工件水平线上,仍然可以车出圆形,虽然大小有差异。
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而车椭圆的刀具中心高度位置不能改变,不然轨迹就会发生偏斜(有相位差):
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. ~" k3 c* b% m; I% g/ R所以这种车床配备了光学投影引导线,便于人们使用。
0 ?3 K9 a, k' D1 M好在车削端面的时候,角度是恒定的,所以车个木头椭圆碗,还是没有问题的。 4 }; Z, m5 z( G1 s9 n
准备试制的朋友,注意安全!!!
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延伸一下: 继续看上面的证明步骤,如果 r=R,即选小圆上和大圆相切的点作图,则②式变为: Y=0 意味着该点轨迹成了一条过起点和原点的水平线段(下图红色线段),长度为大圆直径。请注意,黄色箭头的反向延长线和小圆的交点刚好也是小圆与 Y轴的交点,即小圆直径上的两个端点分别始终在 X和 Y轴上滑动。同时,式子③中的 R和 r的数值在数学上无所谓大小之别,也就是说在小圆的外侧取点也无妨。这。。。。。。。。不就是椭圆规么?
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继续延伸一下: 上面是让把两个旋转运动都交给工件主轴去做了,所以刀具仅需要做线性移动即可完成尺寸(不然怎么好意思称为车床呢)。如果只让主轴做一种运动,那么刀就得转起来,而且这两个轴有一定的平行距离(就是那个偏心),转速还得有比例关系。 ! ?8 ]: h7 j' G) [, z/ o
一把刀能切出一个椭圆,两把对称分布的刀切出两个正交椭圆,三把均布的刀切出三个120度分布的椭圆。8 r: Y6 H! u6 v" ~: c: G0 Z7 a
这。。。。。。。。不就是多角机床么?
3 w3 Y9 @1 t9 i( M; s& X: u0 s 显然这些面是有点凸的,但通过合理选择回转半径,可以获得近似平直的效果(越扁越好)。这个方法的好处是,由于刀具和工件皆做定心连续回转运动,无需停顿,因而转速可以比较高,效率自然也高。 - L* B8 z1 i. x' i% y7 l
当然,椭圆的画法还有很多,但不是每种画法都能变成好的加工方法: 2 g! l' m# i7 Y& Y
[. {, W) \' {至此,这个奇妙的椭圆车床原理就已经说完了。
& x/ K& q2 m3 J# l8 L9 d2 j, Y以上讨论的椭圆是“普通”椭圆,或多或少还能用纯机械的方法搞定。
- k" K3 g4 f5 {* |这里还有一种另类的椭圆,即二阶椭圆,多用在流量计上: 1 z: j+ C+ Z8 P# u5 t' P8 ?
. l2 t& M$ {! _! I当年的工程师,用描点+放样搞好凸轮,做了两台滚齿机。如今,只要您的机器够快(运算),就可以滚的(仅限凸节圆):+ {' ], ~) S9 P V" o- {6 u
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$ q* l% X$ |- d' a# J, @3 k u$ F7 L& E$ `这里有赏心悦目的高阶的曲线转动形式(南京加加的高手做的):
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