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学兔兔 l 匐 似 非圆旋转工件随动支撑装置及其运动分析 The mechanicaI design and the motion analysis of noncircular rotating workpiece support device 岳彦芳，辛志博，杨 光 YUE Yan．fang。XIN Zhi-bo。YANG Guang (河北科技大学机械工程学院，石家庄050018) 摘 要：针对非圆 弓刚性工件旋转加工必须安装中间随动支撑的要求，设计了一种 “V”型支撑装置， 研究了带有负曲率的非圆截面CAD图形驱动自动生成支撑臂瞬态位移的计算方法，并据此编 写了支撑装置运动控制程序，搭建了试验系统。实验证明该系统完全能够保证对任意非圆工 件旋转随动支撑的连续性、实时性与平稳性。 关键词：弱刚性；非圆截面；中间支撑装置；运动学分析 中图分类号：TP23 文献标识码：A 文章编号：1 009—01 34(2014)05(下)一O1 40—03 Doi：1 0．3969／i．．issn 009-01 34 2014 05( ．1 ． ． 下)．40 0 引言 在对弱刚性工件加工时，加工力的作用会造 成被加工工件的挠曲变形，使得加工精度、表面 粗糙度等受到影响。传统加工过程中通常采用减 小切削用量、增加跟刀架等措施来减小变形，保 证精度。但减小切削用量会使生产周期加长，成 本增高，而传统跟刀架无法实现对非圆工件旋转 加工时的支撑。 随着数控加工技术的不断发展，曲面构件的 设计和加工越来越多，越来越复杂，且精度要求 越来越高¨卫】。特别是像叶片类构件不仅具有较 图1 支撑装置整体结构图 大的非圆度，带有负曲面，而且精度往往要求很 两台电机转轴位于同一直线上，故电机的转动中 高。因此，研究这类构件旋转加工所需的中间跟 心即为两支撑臂的摆动中心。装配时保证摆动中 随支撑装置具有重要意义。本文设计了一种用于 心位于工件旋转中心正下方，摆动中心与旋转中 弱刚性非圆工件旋转加工过程中的 “V”型随动支 心的连线为两支撑臂的摆动轴线，左、右两支撑臂 撑装置，并通过分析非圆截面的几何形状和DXF 分别在轴线左、右两侧跟随工件往复摆动，设定两 图形存储格式的特点，给出了通过CAD图形驱动 支撑臂远离轴线摆动的方向为正方向，即两支撑臂 自动生成支撑臂瞬态位移的计算方法。实验证明 的摆角0范围为0到9O。。在电机末端安装绝对式编 了该装置的有效性。 码器，形成对电机的闭环控制。同时，安装支座上 1支撑装置的特点及运动过程 的接近开关保证了支撑臂的摆动范围。 典型的非圆截面曲线有凸 (正 )有凹