铣削螺杆螺旋曲面的铣刀廓形设计方法VIP专享VIP免费

2.3仿真结果图5是其中的一组仿真结果,其对应PID优化参数为Kp=1.001000,td=0.900000,ti=0.500000。从图5可以看出,当模型输出的优化钻压由0趋向稳定值245kN时,X7=X2-X6在2s时间左右就趋向于0,所以实际钻压X6能够跟随参考模型输出的理想钻压X2,说明所提出的模型参考自适应控制方法是可行的。若让参考模型的输出钻压X2为恒定值,则钻压优化自动送钻就变为恒钻压自动送钻,所以恒钻压自动送钻是钻压优化自动送钻的一种特殊情况。图5盘式刹车钻压优化自动送钻模型参考自适应控制仿真输出曲线3结论1)理论分析和仿真试验表明,采用现文提出的方法,利用微机控制盘式刹车自动送钻,PID调节器的参数可以根据自动送钻过程的实际情况自适应调节,从而解决了PZS-1型盘式刹车自动送钻装置需要人工凭经验设置PID调节器参数的缺陷。2)现文提出的控制方法,不但适用于钻压优化自动送钻,而且也适用于恒钻压自动送钻,并且把超前研究和实际应用结合起来,故具有普遍性、先进性和实用性。参考文献1陈佳实,欧阳玲.微机控制与微机自适应控制.北京:电子工业出版社,1987.172～2072钟秀玲.控制系统数字仿真.北京:冶金工业出版社,1994.62～83,164～1703华东石油学院矿机教研室.石油钻采机械(下册).北京:石油工业出版社,1980.45～104(收稿日期:1998-09-26)铣削螺杆螺旋曲面的铣刀廓形设计方法易先中,华北庄江汉石油学院机械工程系湖北荆州434102摘要在圆柱螺旋曲面的盘形铣刀成形铣削加工工艺中,工件上的螺旋曲面实质上就是盘形铣刀切削刃回转面螺旋进给运动所形成的包络。文中运用微分几何中的包络原理,详细分析了刀具与工件的相对运动关系,建立了以工件螺旋曲面为母面的曲面族方程和包络方程,从而得到了一套完整的设计圆柱螺旋曲面加工用盘形铣刀廓形的方法。叙词盘形铣刀设计包络原理圆柱螺旋曲面加工中图法分类号TE821.906近年来,单螺杆式水力机械在石油钻采中得到了普遍应用,其核心部件(转子和定子)是一种截面形状复杂的圆柱螺旋曲面,国内中小型企业大多数是采用成形铣削的方式进行加工[1,2]。笔者运用曲面族的包络原理,分析了刀具与工件之间的相对运动关系,建立了圆柱螺旋曲面成形铣削加工用盘形铣刀廓形设计的方法。它将有助于成形铣削技术1999年第28卷石油矿场机械第1期第40页OILFIELDEQUIPMENT1999,28(1):40～43的进一步成熟和完善。1曲面族的包络原理设空间三维右手直角坐标系o-xyz的单位向量分量分别为i,j,k,某母面A的方程为rA=rA(K,H),(1)式中K和H是参变量。当母面A在空间运动时(其运动参数由A表示)便形成曲面族rAA。rAA=rAA(K,H,A)=xAAi+yAAj+zAAK。(2)若点M(x,y,z)是母面A在A瞬时与包络面B的接触点,则由包络的定义知,包络面的特征方程为<(K,H,A)=[(5rAA/5K)(5rAA/5H)]5rAA/5A=0。(3)联立式(2)和式(3),就得到包络方程。2圆柱螺旋曲面的成形铣削加工技术2.1圆柱螺旋曲面的形成及特征若设空间曲线#(又称母线)在直角坐标系o-xyz中的方程为r0=r0(K)=xo(K)i+y0(K)j+z0(K)k,(4)式中K是参变量。则以z轴为轴心线作螺旋运动所形成的圆柱螺旋曲面S的方程式为r=Az(H)r0(K)+pzH2Pk,(5)式中H为角度变量,表示母线从起始位置绕z轴转过的角度,逆时针方向为正;pz为圆柱螺旋曲面沿轴线的导程,右旋时取正值;Az(H)是坐标变换矩阵,而且有Az(H)=cosH-sinH0sinHcosH0001。设圆柱螺旋面的法线向量为n,则有n=5r5Kõ5r5H=nxi+nyj+nzk。(6)联立式(5),不难求得任意一点法线向量分量nx、ny、nz与导程pz之间的相互关系。pz2Pnz=xnx-yny。(7)2.2成形铣削技术的数学描述油田用单螺杆转子的盘形铣刀成形加工技术中,刀具与工件(指待加工的螺旋曲面)的相对位置和运动关系如图1。工件在右手坐标系o-xyz中,其轴心线与z轴重合;刀具在右手坐标系o′-x′y′z′中,其回转轴心线与zø轴重合。o-xyz坐标系的x轴与o′-x′y′z′坐标系的x′轴重合,而且方向一致。刀具轴心线与工件轴心线之间的夹角(又称刀具安装角)为U,两轴心线之间的最短距离(又称中心距)为l。上述2个坐标系的空间位置是固定的,不随工件和刀具的相对切削运动而变化[3,4]。图1刀具与工件的坐标系图2刀具与工件的相对运动分解3盘形铣刀的廓形设计3.1相对运动关系的分析现在假设盘形铣刀不...