1、曲軸的復合加在2000年以辰曲軸加工出現新的加工工藝I即復合加工工藝，采用此工藝的復合機床具有工序集成的突出優勢.國外在這方面具有代表性的是奧地利的WFL公司。該公司生產的臥式車銃復合加工中心能在一次裝夾的情況下完成所有粗加工工序加工后的曲軸能直接進行清加工而我國在這方面的代表則為沈陽數控機床有隔責任公司.該公旬生產的CKZ8O-5車銃加工中心通過直線光柵尺和圓度光尺檢測從而實現五軸中四軸的閉壞控制.提高加工精度.并且該加工中心有非常完備的刀庫.隱實規自動換刀，可以在不改變裝夾位置的情況下一次性完成枕.車、鉆以及攻絲零加工工序.而在曲軸精知工領域的代衷則為CBN數控磨床，它能實現在不議變裝夾位

2、置的情況下的全部曲軸主軸頸和連桿頸的骸削即擺動丫腸磨削工藝時叫圖1WM40G車銃復合加工中心本課題的研究對象是基于正弦機構的曲軸加工復合車床的刀架機構，該刀架采用隨動車削方式對曲軸連桿軸頸和主軸頸進行加工.隨動加工方式在很多曲軸加工機床中被采用，比如在數控高速外銃工藝中，通過建立曲軸旋轉速度和銃刀進給量的聯動控制機制，從而實現在一次裝夾的情況下隨動跟蹤銃削曲軸連桿頸.高速外銃工藝是利用伺服控制技術來實現隨動切削運動，而在本課題中將采用另一種機構一正弦刀架機構來實現曲軸連桿頸的隨動車削.曲軸連桿頸隨動切削加工的過程如圖2-1所示.曲紬以主軸為旋轉中心進行旋轉，刀具水平放置，刀具同步跟隨曲軸連桿頸

3、外圓進行高速高精度車削.曲軸與機床主軸一起以速度3轉動.圖2-1連桿軸頸加工示意圖下面擬對夾具刀尖點A的運動軌跡進行計算.我們將曲軸連桿軸頸運動到最高點時的情況作為初始位置，規定曲軸順時針旋轉的方向為正方向，曲軸連桿軸頸的直徑為R,連桿側臂的長度為1,分別以主軸頸軸心和連桿軸頸軸心為原點建立靜坐標系和動坐標系.刀尖點在動坐標系o'x'y1中的坐標方程為：八(21)y=_Rsm0動坐標系原點。相對靜止坐標切的坐標方程為:(2-2)x°=sin0yc.=l<osB經分析得到動坐標系。'卩和靜坐標系叩之間的轉換關系為:(2-3)x«x4>.+x

4、lcos0-j,sin0尸兒+x'sin0+y'cos0將公式(2-1X(2-2)帶入公式(2-3)中可以得到刀尖點A在靜止坐標系中的坐標方程為：I(2-4)y=lKos0將公式(2-4)的參數方程轉化成軌跡方程為:(x-/?)2+/=/2(2-5)從以上分析可以看出，刀具在對曲軸的連桿軸頸進行隨動車削時，刀尖點的實際運動軌跡是一個以曲軸連桿側臂長為半徑的圓.至此，可以總結出實現隨動切削的兩個必要條件：1刀具必須做圓周平動。2.刀具做圓周平動軌跡圓的半徑必須和曲軸連桿側臂長度相等本文擬釆用正弦機構來帶動刀具實現圓周平動運動，從而實現隨動切削，并且正弦機構的曲柄長度必須和曲軸連桿

5、側空長度相等.2.2正弦刀架機構的可行性分析前面分析了刀具在對連桿軸頸進行隨動車削時刀尖點的運動軌跡，并總結出了能夠實現隨動切削的必要條件，接下來將分析采用正弦刀架機構進行隨動切削的可行性.利用ADAMS軟件對機構進行運動學仿真分析，將刀尖點和曲軸連桿頸表面上與刀尖點相對應的一點作為研究對象，畫出刀尖點的運動軌跡圖，說明刀尖點做圓周平動，滿足隨動切削的必要條件，求出刀尖點相對于曲軸連桿頸表面上相對應點的運動規律，證明用正弦機構作為隨動切削機構是可行的.2.24正弦刀架機構模型的建立在ADAMS軟件中建立機構模型的方法有兩種，一種是直接利用ADAMS軟件中的建模命令進行建模。由于ADAMS軟件所

6、提供的建模功能與Pn)/E這種專業的建模軟件相比較為繁瑣且效率不高，因此這種建模方式一般運用于模型結構較為簡單的結構中。另外一種是首先通過Pro/E進IT建模然后利用Pro/E和Admas間的接口軟件Mechpro將模型導入，這種方法主要用于模型較復雜的結構中.由于只需要建立簡單的正弦機構模型進行運動學研究，機構結構并不復雜，因此選擇直接在ADAMS軟件中利用建模命令進行建模.在ADAMS中建立正弦機構刀架的簡化幾何模型，如圖2-2所示：fL.圖22正弦刀架機構簡化幾何模型圖中正弦機構分別由導軌、平動滑塊、曲柄組成，其中導軌和機架之間用移動副進行約束，使得導軌在機架上沿看X軸進行左右移動；平動

7、滑塊和導軌之間也用移動副約束，使得平動滑塊在導軌上沿著Y軸進行上下移動；曲柄和機架之間用旋轉副約束：曲軸和機架之間同樣用旋轉副約束。平動滑塊的左端為刀尖點Marker，與其重合的Marker.B點為曲軸連桿軸頸表面上一點。經過測量模型中曲柄長度為250iiin與曲軸連桿側臂長度相等，連桿軸頸半徑為30nm2.23正弦刀架機構的仿真及結果分析在ADAMS中進行運動學分析，施加電機驅動為3607s,并設置好仿真時間為Is,步長為100步，保證正弦刀架機構和曲軸同步轉動.首先測量刀尖點的位置隨時間變化的規律，并繪制出刀尖點運動軌跡圖，以證明刀具做圓周平動，滿足隨動切削的必要條件刀尖點相對于機架在X軸

8、方向的位移隨時間變化規律如圖2-3所示：圖2-3刀尖點相對于機架在X軸方向的位移變化規律從曲線圖中可以看出，刀尖點在X軸方向的位移在£70-170mm±間呈正弦規律變化，變化周期為01秒。將位移最大值減去位移最小值得500mm,正好等于曲柄長度的2倍堆小刀尖點相對于機架在Y軸方向的位移隨時間變化規律如圖2-4刀尖點相對于機架在Y軸方向的位移變化規律圖2-4刀尖點相對于機架在Y軸方向的位移變化規律從曲線圖中可以看出，刀尖點在Y軸方向的位移在250250個之間呈余弦規律變化，變化周期為01秒。其曲線的最大值正好等于曲柄長度。下面轉換坐標軸，將X方向的位移作為Y軸、以Y方向的位移

9、為X軸，將上述兩條曲線轉換到一個坐標系下就得到刀尖點的運動軌跡如圖2-5所示：圖25刀尖點的運動軌跡圖從曲線圖中可以看出，刀尖點的軌跡為一個半徑為250曬的圓.由此可以看出刀具做圓周平動，且運動軌跡圓的半徑等于曲軸連桿側臂長度，說明正弦機構滿足隨動切削的必要條件.下面測量Marker_A相對于Marker.B點的位置隨時間變化的規律，以證明利用正弦機構實現隨動切削的可行性Marker相對于Marker.B點在X軸方向的位移隨時間變化規律如圖26所示：圖27Marker相對于Marker.B點在X軸方向的位移隨時間變化規律從曲線圖中可以看出，Markers相對于MarkerJ點在X軸方向的位移在

10、060之間呈余弦規律變化，變化周期為0.1秒.Marker相對于Marker.B點在Y軸圖2-7Marker相對于MarkerJ點在Y軸方向的位移隨時間變化規律從曲線圖中可以看出，Marker_A相對于Marker_B點在X軸方向的位務在30+30之間呈正弦規律變化，變化周期為0.1秒。以X方向位移為X軸、以Y方向位移為Y軸將以上兩條曲線轉換到一個坐標系下，就可以得到兩點相對運動軌跡曲線，如圖28所示：圖2-8Marker_A相對于Marker_B點的運動軌跡從上圖中我們可以得到結論，當正弦機構刀架旋轉一周后，Marker相對于Marker.B的運動軌跡為一個圓，而且該圓的半徑和連桿軸頸半徑相等.因此說明刀尖點可以緊貼著連桿軸頸進行相對轉動，完成切削任務經過仿真驗證，可以說明正弦刀架機構能夠實現對曲軸連桿軸頸的隨動車削，車削原理如下：將曲軸安裝到機床上，曲軸以主軸頸為旋轉中心由機床主軸帶動進行高速旋轉，曲軸連軒頸作平面回轉運動.刀架機構為正弦機構，機構的曲柄長度必須和曲軸連桿頸側臂的長度相等.正弦機構的曲柄和被加工曲軸連桿頸的曲柄一起做同相位同轉速的旋轉運動，從而帶動車刀做跟隨曲軸軸頸的圓周平動.將曲軸軸頸的運動跟車刀的運動進行復合產生了車刀刀尖相對于曲軸