1、织造学概述织造学概述 1 织造工艺流程织造工艺流程 织物的形成 一. 织物的分类： 织物是由纱（线）或纤维制成的产品 主要分为三大类： 机织物 针织物 非织造织物 2 1机织物 机织物: 由相互垂直排列的二个系统的纱线， 在织机上按一定规律交织成的制品 。 经 纱：沿织物长度方向（纵向）排列的纱。 纬 纱：沿织物宽度方向（横向）排列的纱。 织物结构：经纬纱线在织物中的几何形态。 3 针织物: 由纱线串套而成, 线圈则是针织物的最小基本单元 纬编针织物： 纱线纬向编织, 每一横列由一根纱线形成。 经编针织物： 纱线经向编织, 每一根纱线在一个横列中只形成一 个线圈，因此每一横列是由许多根纱线形成
2、的。 2针织物 4 3非织造布 非织造布： 又称非织造织物或无纺布 由纤维层构成的纺织品，这种纤维层可以是梳 理网或是由纺丝方法直接制成的纤维薄网，纤维杂 乱或定向铺置，与机织物、针织物不同 . 针刺法: 生产化纤无纺布。 水刺法: 生产棉型无纺布。 5 二、机织物的形成 织物形成的工艺过程图：把准备工序制备的具有一定质量和卷装 形式的经、纬纱按设计的要求交织成织物的工艺过程 6 开口运动：按照经纬纱交织规律，将经纱分成上下 两片，形成梭口的运动。 引纬运动：将纬纱引入梭口的运动。 打纬运动：把引入梭口的纬纱推向织口的运动。 卷取运动：把织物引离织物形成区，卷到卷布辊上。 送经运动：把经纱从织
3、轴上放出的运动。 织物的形成是连续进行的，由五大运动完成: 7 1按用途分类： 通用织机：织制一般衣着和装饰织物 专用织机：织制某种特定织物 如：长毛绒、毛巾、地毯、帘子布 三、织机的分类： 2按引纬方式分类： 有梭织机：梭子引纬 无梭织机：喷气、喷水、剑杆、片梭 8 踏盘（凸轮）开口织机： 2-8页综 由凸轮作用形成梭口，用于织简单的织 物组织。 多臂开口织机： 16-32页综 由提综杠杆的作用形成梭口，用于织小花纹织物。 提花开口织机：不用综框 采用可单独升降运动的综丝形成梭口，织复杂大花纹。 3、按开口机械特征和织制织物复杂程度： 9 1织物规格表示方法： CJ14.5/CJ14.5 5
4、23.5/283 160 （63” CJ40SCJ40S 13372） 纯棉精梳府绸 C-棉 T-涤 R-粘胶 J- 精梳 四、织物规格及织机产量计算 10 2织机产量计算： G实= G理 织机时间效率 3织机入纬率： 织机入纬率: 织机每分钟织入纬纱长度 (m/min) L = 转速穿筘幅宽= nB 11 织造过程 将经、纬纱按织物的组织规律在织机上相互交织 构成机织物的加工称为织造。 织机由完成开口、引纬、打纬、送经、卷取等运 动的机构组成，各机构遵循规定的时间序列，相互协 调，完成经、纬纱交织和织物成形。 12 一、开一、开 口口 开口运动 ： 要实现经、纬的交织必须把经纱按一定的规律分
5、成 上、下两层，形成能供引纬器、引纬介质引入纬纱的通 道 梭口，待纬纱引入梭口后，两层经纱根据织物组 织要求再上下交替，形成新的梭口，如此反复循环，这 就是经纱的开口运动,简称开口。 13 分类： 凸轮或连杆开口机构 多臂开口机构 提花开口机构 开口机构 开口机构组成: 提综装置、回综装置和综框（综丝） 升降次序的控制装置。 作用：使经纱上下分开形成梭口 控制综框（经纱）升降的次序 14 二、二、 引引 纬纬 织机分类： 有梭织机 - 用传统的梭子作引纬器或载纬器 无梭织机 - 由新型引纬器（或引纬工质）直接从 固定筒子上将纬纱引入梭口的织机 引纬要求: 引纬时间与开口准确配合, 引入的纬纱张
6、力应适宜。 15 16 17 具体分类: 梭子引纬：使装有纡子的梭子通过梭口引入纬纱。 片梭引纬：用具有夹持纱线能力的扁平小梭子将纬 纱引入梭口 。片梭织机 剑杆引纬：用送纬剑、接纬剑将纬纱引入梭口 。 挠性剑杆、刚性剑杆织机 喷射引纬 ：用压缩空气或高压水流喷射引纬。 喷气织机、喷水织机 18 有梭织机引纬特征： （1）引纬器为一体积大、笨重的投射体； （2）投射体内装有容量较大的纬纱卷装-纡子； （3）引纬器被反复发射和制停。 19 无梭织机引纬特征： （1）以体积小、重量轻的引纬器，或者以空气或水 的射流来代替梭子引纬； （2）直接由筒子纱供纬；梭口高度和筘座动程较小； （3）织机速度及
7、幅宽大幅度提高。 20 （1）喷气织机的特点 在几种无梭织机中，喷气织机是车速最高的一种，由于引纬方 式合理，入纬率较高，运转操作简便安全，具有品种适应性较广， 物料消耗少，效率高，车速高、噪音低等优点，已成为最具发展前 途的新型布机之一。 由于喷气织机采用气流纬方式，最大的缺点是能量消耗较高。 21 喷气引纬 - 消极式引纬, 入纬率可达2000m/min 喷气引纬的品种适应性喷气引纬的品种适应性 品种适应性较强。用于轻薄直至厚重织 物加工，纬纱能选择46色，原料主要 为短纤纱和化纤长丝。喷气引纬特别适 宜于细薄织物加工，在大批量生产低特 高密单色织物时具有明显的优势。 22 喷气引纬主要组
8、成部分 1、储纬器、2、主喷嘴、3、辅助喷嘴、4、延伸喷嘴 5、探纬器、6、异型筘、7、供气系统 23 引纬工艺过程： 纬纱筒子储纬器主喷嘴纬纱被引入梭口辅助喷嘴的气流控制 纬纱穿过织口到达对侧对侧延伸喷嘴对纬纱的拉伸作用使纬纱在引纬结 束时能处于伸直状态两个探纬器对纬纱运动是否正常进行探测。 24 （1）主喷嘴： 单喷嘴织机：主喷嘴的尺寸较大，结构也较简单。 接力引纬的喷气织机：主喷嘴的直径较小（6mm左右）， 喷嘴的结构复杂、精密，可以获得理想的射流。 典型主喷嘴： 25 （2 2）防气流扩散：）防气流扩散： 异形筘： 为引纬通道，并可防气流扩散。 适应高经密织物的制织，适应织机高速织造。
9、 梭口高度一般在15mm左右，纬动程只有35mm。 26 （3） 辅助喷嘴： 结构：典型辅助喷嘴有：单孔型和多孔型 27 28 29 刚杆剑杆 挠性剑杆(flexible rapier) 按剑 杆类 型分 （2）剑杆织机有多种分类方式 按剑 杆数 分 单剑杆(single rapier) 双剑杆(double rapier) 按纬 纱交 接方 式分 夹持式 插入式 30 剑杆织机引纬方法是用往复移动的 剑状杆叉入或夹持纬纱，将机器外 侧固定筒子上的纬纱引入梭口。 属于积极引纬方式，可以适应强捻 纬纱的织造。 31 32 DORNIER（多尼尔H和HS型剑杆织机） 33 n剑杆运动规律 基本要求
10、：速度、加速度尽可能低。 典型双剑杆运动规律特征： （1）在剑杆向梭口内运动起始处，送纬剑和接纬剑运动缓慢，而且 送纬剑更慢，这有利于送纬剑能在较短距离内正确夹持住纱线。 （2）在梭口中央交接时，送纬剑和接纬剑运动也缓慢，有利和缓交 接，降低纬纱张力。 剑杆运动分析及工艺参数设定 34 （3）退出梭口时送纬剑相对较早，而接纬剑剑头迟些，以保证出口侧夹纱 器能夹持住纱线。 （4）两剑的最大速度均出现在空载时，有利于隐低纬纱张力。 （5）一般接纬剑选回退，送纬剑后回退，纬纱交接是在送纬剑前进、接纬 剑回退过程中完成的，这有利于纬纱良好交接及处于伸直状态。 剑杆运动分析及工艺参数设定 35 u片梭织
11、机1953年首批商业化织机问世，目前全球片梭织机 已近14万台。 u片梭织机的引纬方法是用片状夹纱器将固定筒子上的纬纱 引入梭口，这个片状夹纱器称为片梭。 u片梭织机采用片梭引纬（片状钢梭），其引纬速度高、幅 宽宽、产品适应性好、质量高、技术成熟。 （3）片梭 36 o片梭引纬属于积极式引纬方式，对纬纱具有良好的控制能力 。 o在我国使用最广的是瑞士SULTEX公司（原瑞士苏尔寿纺机公 司）生产的片梭织机。 o我国江西南昌南飞纺织机械有限公司引进苏尔寿技术。 o典型机型有：P7300和P7300HP型。 37 u 片梭为载纬体，有以下特点： 体积小，常见尺寸一般为8914.36.35mm，可降
12、低梭 口高度，减少经纱伸长，减小经纱张力。 片梭质量轻（仅有40克左右），投梭及制梭机构的负担小 。 采用扭轴投梭，投梭力稳定。 每次引纬之后纬纱张力重新调节，织物外观平整光洁， 匀整度高。 采用分离筘座，筘座的负担小，织机运转轻快平稳。 采用共轭凸轮打纬机构，筘座有较长的静止时间，有利 于宽幅织物织造。 38 片梭传送带提梭器投梭前位置 递纬器将纬纱传递给片梭，片梭被投梭机构击打 击梭后片梭携带纬纱飞过梭口，张力杆下降，片梭被对侧 制梭器制动，片梭再由回退器推向布边，保证布边纱15- 20mm。 张力杆上抬，将梭口中纬纱张紧。 递纬器移向布边夹住纬纱，两侧纱尾夹持器夹住纬纱。 边剪剪断纬纱，
13、同时钩针准备工作。 折边钩针将两侧纱尾折入布边，递纬器后退，为下次投纬 做准备。 片梭引纬过程 39 40 41 u片梭是引纬 器，是关键部 件 片梭引纬过程 42 u 片梭在梭口中飞行： （1）速度一般为30米/分 （2）由导梭片组成的通道控制片梭飞行 （3）打纬时导梭片在布面下 43 M片梭引纬的品种适应性 o片梭引纬属于积极式引纬方式，对纬纱具有良好的控制能 力。片梭对纬纱的夹持和释放是在两侧梭箱中静态条件进 行的，因此引纬故障少，产品质量高，而且纬纱在引入梭 口后，由于张力调节杆的作用，使张力受到精确调整。这 些性能有利于生产高附加值的产品。 44 片梭引纬在产业用 纺织品生产中显示
14、出极大的优势 45 土工布 46 u苏尔寿公司新型片梭织机介绍 uP7300片梭织机 47 三、三、 打打 纬纬 打纬机构的作用：作用： 打纬运动: 在织机上，依靠钢筘前后往复摆动，将一 根根引入梭口的纬纱推向织口，与经纱交织，形成符 合设计要求的织物的过程。 打纬机构: 完成打纬运动的机构。 48 用钢筘将引入梭口的纬纱打入织口，与经纱交织。 由打纬机构的钢筘确定经纱排列的密度。 钢筘兼有导引纬纱的作用。 有梭织机上钢筘组成梭道，作为梭子稳定飞行的依托； 在一些剑杆织机上，借助钢筘控制剑带的运行； 在喷气织机上，异形钢筘起到防止气流扩散的作用。 打纬机构的主要作用 49 （1）钢筘及其筘座的
15、摆动动程在保证顺利引纬的 情况下，应尽可能减小。 （2）筘座的转动惯量和筘座运动的最大加速度在 保证打紧纬纱的条件下应尽量减小。 （3）筘座的运动必须与开口、引纬相配合，在满 足打纬的条件下，尽量提供大的可引纬角。 （4）打纬机构应简单、坚固、操作安全。 打纬机构应符合的要求 50 打纬机构的分类打纬机构的分类 1. 打纬机构按其结构型式不同可分为： 连杆式打纬机构（四连杆、六连杆） 共轭凸轮式打纬机构 圆筘片打纬机构 2. 打纬机构按其打纬动程变化与否可分为： 恒定动程的打纬机构（常规织机） 变化动程的打纬机构（毛巾织机） 51 52 在无梭织机上，因为车速提高，允许载纬器 通过梭口的时间更
16、少，所以必须设法进一步提高 可引纬角，方能保证引纬的顺利进行。 共轭凸轮机构可按照工艺要求进行设计，实 现预定的筘座运动规律，是目前在高速无梭织机 上应用较多的打纬机构。 共轭凸轮打纬机构共轭凸轮打纬机构 53 共轭凸轮打纬机构共轭凸轮打纬机构 54 卷取和送经运动: 纬纱被打入织口形成织物之后，必须不断地将这些 织物引离织口，卷绕到卷布辊上，同时从织轴上放送出 相应长度的经纱，使经纬纱不断地进行交织，以保证织 造生产过程持续进行，织机完成织物卷取和经纱放送的 运动分别称为卷取和送经。 卷取和送经分别由卷取机构和送经机构来协作完成。 卷取与送经 55 卷取机构 卷取机构的作用: 就是将在织口处
17、初步形成的织物引离织口，卷绕到卷 布辊上，同时与织机上其他机构相配合，确定织物的纬 纱排列密度和纬纱在织物内的排列特征。 卷取机构形式 1消极式卷取机构：机构陈旧，应用范围有限 2积极式卷取机构：连续卷取和间歇卷取两类 56 1消极式卷取机构：从织口处引离的织物长度不受 控制 。适宜于纬纱粗细不匀的织物加工。 2积极式卷取机构：从织口处引离的织物长度由卷 取机构积极控制 。 (1) 积极式间歇卷取机构：主要是有梭织机采用 (2) 积极式连续卷取机构：新型织机上采用 一、卷取机构形式 57 送经机构送经机构 送经的工艺要求： （1）保证从织轴上均匀地送出经纱，以适应 织物形成的要求； （2）给经
18、纱以符合工艺要求的上机张力， 并在织造过程中保持张力的稳定。 送经方式 58 1非调节式送经方式 织轴在经纱张力的作用下克服制动力矩回转，让经纱 从织轴上放送出来，完成送经动作，在送经过程中送经 量不作调节控制的送经方式。 非调节式送经方式送经量可由人工通过改变织轴制动 力矩来调节。人工调节增加了挡车工的劳动强度，并且 经纱张力均匀程度得不到保证，已逐渐被淘汰。 送经方式 59 2调节式送经方式 织轴在经纱张力的作用下克服制动力矩回转， 让经纱从织轴上放送出来，完成送经动作，在送经 过程中送经量由专门的调节式送经机构进行调节. 调节式送经的送经量多少受当时的经纱张力状 态决定，因此调节式送经机
19、构一般以后梁作为张力 传感件，来感知经纱张力的变化，进而调节织轴的 回转量，使经纱送出量作相应变化。 60 调节式送经方式 (一)、调节式送经方式的分类： 机械式调节式送经方式 电子式调节式送经方式 (二)、机械式调节送经机构 1外侧式送经机构 2带有无级变速器的调节式送经机构 3摩擦离合器式送经机构 61 数控编程技术 范庆明 1 2 第四章 数控编程中的数学处理 第一节 数值计算 第二节 直线圆弧零件轮廓的基点坐标计算 第三节 非圆曲线节点坐标的计算 第四节 列表曲线型值点坐标的计算 第五节 简单立体型面零件的数值计算 3 1.1 基点的坐标计算 1.3 刀位点轨迹的计算 第一节 数值计算
20、 1.4 辅助计算 1.2 节点的坐标计算 4 1.1 基点的坐标计算 基点的含义： 特点：基点可以直接作为运动轨迹的起点或终点 ；相邻基点间只能有一个几何元素。 基点直接计算的内容： 每条运动轨迹的起点和终点在选定坐标系中的 坐标、圆弧运动轨迹的圆心坐标值。 构成零件轮廓的几何元素的交点或切点称为基点。 特点：方法比较简单，一般可根据零件图样上给定的尺 寸运用代数、三角、几何或解析几何的有关知识，直接 计算出数值。要注意小数点后的位数要留够，以保证足 够的精度。 5 1.2 节点的坐标计算 节点的含义： 将组成零件轮廓的曲线按照数控系统插补功能的要求，在 满足允许的编程误差的条件下，用若干直
21、线或圆弧去逼近 曲线并近似代替曲线，逼近线段的交点或切点称为节点。 节点的计算：常用的有直线逼近法和圆弧逼近法。 图4-1 曲线的逼近 6 编写程序：按照节点划分程序段 逼近线段的近似区间越大，则节点数目越少，相 应地程序段数目也会越少，但逼近线段的误差应 小于或等于编程允许误差允 。 考虑到工艺系统及计算误差的影响，允一般取零 件公差的1/51/10。 7 1.3 刀位点轨迹的计算 刀位点：标志刀具所处位置的坐标点。数控系统就 是从对刀点开始控制刀位点的运动，并由刀具的切 削刃加工出不同要求的零件轮廓。 图2-17刀位点图 立铣刀的刀位点：刀具轴线与刀具底面的交点； 球头铣刀刀位点：球心；
22、钻头刀位点：钻尖或钻头底面中心； 镗刀、车刀刀位点：刀尖或刀尖圆弧中心； 8 1.3 刀位点轨迹的计算(续 ) 对于具有刀具补偿功能的数控机床，在编程时， 只要给出零件轮廓上的基点或节点坐标、给出有关 刀具补偿指令及相关数据，数控装置就可自动进行 刀具偏移计算，算出所需刀具中心轨迹坐标，控制 刀具运动。 对于不具有刀具补偿功能的数控机床，编程时 需要对刀具的刀位点轨迹进行数值计算，按零件 轮廓的等距线编程。 9 1.4 辅助计算 包括增量计算和辅助程序段的数值计算。 辅助程序段：是指刀具从对刀点到切入点或从切出 点返回到对刀点而特意安排的程序段。 增量计算：数控系统中某些数据要求以增量方式输入
23、 时，所进行的绝对坐标数据到增量坐标数据的转换。 10 切入点的位置：根据零件加工余量而定，适当离开零 件一段距离。 切出点的位置：应避免刀具在快速返回时发生撞刀。 适当离开零件一段距离。 11 第二节 直线圆弧零件轮廓的基点坐标计算 2.1 联立方程组法求解基点坐标 （代数法） 2.2 三角函数法求解基点坐标（几何法） 2.3 代数法、几何法求解刀位点轨迹的基点坐标 12 直线圆弧系统零件轮廓或刀位点轨迹的基点坐 标计算，一般采用代数法或几何法。 代数法:通过列方程组的方法来求解基点坐标。 其特点:方便计算机求解，但对于手工编程计算比较繁琐。 几何法:根据图形间的几何关系利用三角函数求解基点
24、坐标。 特点：与列方程组解法相比计算比较简单、方便。 13 2.1 联立方程组法求解基点坐标 v由直线和圆弧组成的零件轮廓，可以归纳为直线 与直线相交、直线与圆弧相交或相切、圆弧与圆弧 相交或相切等情况。 (1)直线与圆弧相交或相切 图4-2 直线与圆弧相交 14 2.1 联立方程组法求解基点坐标(续) (2)圆弧与圆弧相交或相切 图4-3 圆弧与圆弧相交 15 2.1 联立方程组法求解基点坐标(续) v求解基点坐标的步骤： 选定零件坐标系的原点； 列出直线、圆弧的数学方程； 求出相邻几何元素的交点和切点。 16 2.1 联立方程组法求解基点坐标(续) 例1：零件图形如图3-4所示，该零件由四
25、条直线和一圆 弧组成，求各基点的坐标。 图4-4 零件轮廓的基点坐标计算 17 解：选定零件坐标系的原点为A点。由图可知，应确 定的基点坐标为A、B、C、D、E，其中A、B、D、E各点 的坐标可直接由图的数据得到：A(0,0)、B(0,12)、 D(110,26)、E(110,0)，而C点为直线BC与圆O2的切点。 列出直线BC、圆O2的数学方程： 求出直线BC与圆O2的切点： 18 2.2 三角函数法求解基点坐标 对于由直线和圆弧组成的零件轮廓，采用手工编程 时，常利用直角三角形的几何关系进行基点坐标的 数值计算。 图4-5 直角三角形的几何关系及三角函数计算公式 19 2.3 代数法、几何
26、法求解刀位点轨迹的基点坐标 编程轨迹 ：编程时用刀位点的运动来描述刀具的运 动，运动所形成的轨迹称为“编程轨迹”。 在需要计算刀位点轨迹数据的数控系统中，要计算出与 零件轮廓的基点和节点相对应的刀位点轨迹上的基点和 节点坐标值。 20 2.3 代数法、几何法求解刀位点轨迹的基点坐标(续) (一)采用代数法 图4-6 轮廓铣削加工时的刀位点轨迹 从图上我们可以看出：刀位点轨迹实际就是零件轮廓的 等距线，根据零件轮廓条件和刀具半径r刀，就可求出 刀位点轨迹。 21 如果零件轮廓的直线、圆方程为： 则刀位点轨迹的基点坐标可由以下两方程联立求解： 注：求解直线的等距线方程时，当所求等距线在原直 线上边
27、时，取“+”，反之取“”； 求解圆的等距线方程时，当所求等距线为外等距 线时取“+”，为内等距线时取“”。 22 2.3 代数法、几何法求解刀位点轨迹的基点坐标(续) (二)采用几何法 （1）直线轮廓的刀位点坐标计算 （2）斜线轮廓的刀位点坐标计算 （3）直线与圆弧组成零件轮廓的刀位点坐标计算 23 例2：下图为被加工轮廓和刀具的走刀路径，计算各刀位点的坐标 图4-7 直线轮廓铣削加工时的刀位点轨迹 （1）直线轮廓的刀位点坐标计算 24 刀位点 坐 标 x=-0.25-0.1=-0.35,y=4+0.25=4.25 x=2+0.25=2.25 ,y=4.25 x=2.25 ,y=1+0.25=
28、1.25 x=5+0.25=5.25 ,y=1.25 x=5.25 ,y=0-0.25=-0.25 x=-0.25 ,y=-0.25 x=-0.25 , y=4+0.25=4.25 答案： 25 （2）斜线轮廓的刀位点坐标计算 刀位点在零件轮廓外侧，相邻轮廓线之间的内夹角 大于90且小于180，其几何关系和刀位点偏差x、 y计算公式如图3-8所示； 图4-8 斜线轮廓的刀位点坐标计算(1) 26 （2）斜线轮廓的刀位点坐标计算(续) 刀位点在零件轮廓外侧，相邻轮廓线之间的内夹 角小于90，其几何关系和刀位点偏差x、y计算 公式如图3-9所示； 图4-9斜线轮廓的刀位点坐标计算(2) 27 （2
29、）斜线轮廓的刀位点坐标计算(续) 刀位点在零件轮廓外侧，相邻轮廓线之间的内夹角大 于180，其几何关系和刀位点偏差x、y计算公式如 图3-10所示。 图4-10 斜线轮廓的刀位点坐标计算(3) 28 （2）斜线轮廓的刀位点坐标计算(续) 例3：图3-11所示为被加工轮廓和刀具的走刀路径，计算 图中各刀位点的坐标。 图4-11 斜线轮廓的刀位点坐标计算实例 29 解：由图可知，刀位点、坐标比较容易确定，且 ：x=-0.25,y=0.25 ：x=5+0.25=5.25,y=-5-0.25=-5.25 ：x=-0.25,y=-5.25 ：x=-0.25,y=0.25 而刀位点、坐标则需要应用相关公式
30、计算。如下图所示。 30 （3）直线与圆弧组成零件轮廓的刀位点坐标计算 例4：图3-12所示为被加工轮廓和刀具的走刀路径，计算图中 各刀位点的坐标。 图4-12铣削加工轮廓及刀位点轨迹 31 解：由图可知，刀位点、坐标比较容易确定，且 ：x=-0.25,y=-0.25 ：x=-0.25,y=2.5 ：x=4.5,y=-0.25 ：x=-0.25,y=-0.25 而刀位点、坐标则需要应用相关公式计算。如下图所示。 且有： 则有： 32 第三节 非圆曲线节点坐标的计算 3.2 非圆曲线节点坐标的计算方法 3.1 非圆曲线节点坐标的计算步骤 3.2.1等间距法直线段逼近的节点计算 3.2.2等程序段
31、法直线逼近的节点计算 3.2.3等误差法直线段逼近的节点计算 33 3.1 非圆曲线节点坐标的计算步骤 非圆曲线:数控加工中除直线和圆弧之外的可以用数 学方程式表达的平面轮廓曲线，如阿基米德螺旋线. 数学表达式的形式:以 y=f(x)的直角坐标形式、 =()的极坐标形式 、参数方程的形式 非圆曲线类零件包括平面凸轮、样板曲线、圆柱凸 轮以及数控车床上加工的各种以非圆曲线为母线的 回转体零件。 34 3.1 非圆曲线节点坐标的计算步骤(续) 数值计算步骤： 选择插补方式：即决定采用直线段逼近非圆曲线， 还是采用圆弧段或抛物线等二次曲线逼近非圆曲线； 选择数学模型，确定计算方法。在决定采用什么算
32、法时，主要考虑两因素：1.尽可能按等误差的条件， 确定节点坐标，以便最大程度地减少程序段数目；2. 尽可能寻找简便的算法，简化计算机编程，省时； 根据算法，画出计算机处理流程图； 用高级语言编程调试程序，获得节点坐标数据。 确定编程允许误差， 即应使允； 35 3.2 非圆曲线节点坐标的计算方法 用直线段逼近非圆曲线的节点计算方法有：等间距 法、等程序段法、等误差法和伸缩步长法； 用圆弧段逼近非圆曲线的节点计算方法有：曲率圆 法、三点圆法、相切圆法和双圆弧法。 36 3.2.1等间距法直线段逼近的节点计算 基本原理： 等间距法就是将某一坐标轴划分为相等的间距。如图3- 13a所示，沿x轴方向取
33、x为等间距长，根据已知曲线方 程y=f(x)，可由xi求得yi，xi+1=xi+x，yi+1=f(xi+x)。 如此就可求得一系列的节点。 图4-13 等间距法直线段逼近 关键：确定间距值x，保证曲线y=f(x)和相邻两节点的 法向距离小于允许的程序编程误差，即：允。 37 3.2.1等间距法直线段逼近的节点计算(续) 误差校验方法：需要校验mn直线段。 当未知时，利用方程组求解只有惟一解的条件， 求出实际误差实，比较实与允，修正间距值。 当=允时，若方程无解，则直线mn与曲线y=f(x) 无交点，说明实允。 38 3.2.2等程序段法直线逼近的节点计算 等程序段法就是使每个程序段的线段长度相
34、等。如图3-14所示 ，由于零件轮廓方程y=f(x)的曲率各处不等，因此应求出该曲 线的最小曲率半径Rmin，由Rmin及允确定允许的步长l，然后 从a开始，按步长l依次截取曲线，得节点b、c、d，则 ab=bc=cd=l为所求的各直线段。 基本原理： 关键：误差的最大值产生在曲线曲率半径最小处。 图4-14 等程序段法直线段逼近 39 3.2.2等程序段法直线逼近的节点计算(续) 计算步骤： a. 由曲线方程y=f(x)，求其曲线的曲率半径R； b.求最小曲率半径Rmin，根据y=f(x)，依次求出 c.确定程序段步长l：以Rmin为半径作圆弧如图3- 14，由几何关系可知： 40 3.2.
35、2等程序段法直线逼近的节点计算(续) 特点：适用曲率变化不大的曲线节点计算。对 于曲率变化较大的非圆曲线，程序段数目较多。 d. 求节点：以a点的坐标 为圆心，以l为半 径，得到一圆方程，联立曲线方程y=f(x)求解，可 得到下一个节点b的坐标，再以b点为圆心进一步求 出c点直到求出所有节点。 41 3.2.3等误差法直线段逼近的节点计算 基本原理：使零件轮廓曲线上各逼近线段的插补误差 相等且允。设零件轮廓方程为y=f(x)，如图3-15所 示。首先以a点为圆心，以允为半径作圆。然后作圆a和 曲线y=f(x)的公切线PT，求出此公切线PT的斜率后，过a 点作PT的平行线交曲线y=f(x)于b点
36、，这样就得到节点b。 依次方法就可求出节点c、d、。由于两平行线间距离恒 为允，因而任意相邻两节点间的逼近误差为等误差。 图4-15 等误差法直线段逼近 42 计算步骤： a. 以a点为圆心，以允为半径作圆a，则 (圆a切线法线方程) (圆a方程) (曲线切线方程) (曲线方程) e按以上步骤依次求得c、d、等节点坐标。 c.过a点与直线PT平行的直线ab的直线方程为： d联立曲线方程y=f(x)和ab直线方程求解节点 ； b.求圆a和曲线y=f(x)的公切线PT的斜率 ，且 43 各程序段误差均相等，程序段数目最少，是直线段 逼近非圆曲线的拟合方法中一种较好的拟合方法。但 计算过程比较复杂，
37、必须由计算机辅助完成。 特点： 44 第四节 列表曲线型值点坐标的计算 列表曲线：零件轮廓是以一系列的列表坐标点来确定 的，将这种由列表点给出的轮廓曲线称之为列表曲线。 特点：列表曲线上各坐标点之间没有严格的、一定的 联接规律，而在加工中往往要求曲线能平滑地通过各 坐标点，并规定了加工精度。 在对列表曲线进行拟合时，第一次先选择直线方程或圆 方程之外的其它数学方程来拟合列表曲线，称为“第一次 拟合”；然后根据允许的程序编程误差的要求，在已给出 的各相邻列表点之间，按照第一次拟合时的数学方程进 行插点加密求得新的节点。 处理列表曲线的方法：二次拟合法 列表曲线的常用数学处理方法：牛顿插值法、三次
38、 样条曲线拟合、圆弧样条拟合和双圆弧样条拟合。 45 计算机对列表曲线进行数学处理时要插值、拟合和光顺。 光顺的条件： 对列表曲线逼近一般有以下要求： 数学方程式表示的零件轮廓必须通过列表点； 方程式给出的零件轮廓与列表点表示的轮廓凹凸性 应一致，也就是说，不应在列表点的凹凸性之外再加 入新的拐点； 光滑性。 曲线走势，其凹凸性应符合设计目的； 曲线的曲率大小变化要均匀。 光滑，至少是一阶导数连续； 46 第五节 简单立体型面零件的数值计算 简单立体型面零件：以直线为母线沿生成线运动所 形成的立体型面。 图4-16 椭圆锥体的行切法加工 47 行距Z的确定： 用球头铣刀加工立体型面零件时，刀痕
39、在相邻行间构成了 被称为切残量的表面不平度h。如图3-17。若允许的表面不 平度为h允，有： 则有： ，故而行距Z为： 。 (式中为母线与xy平面的夹角，大小为 ) 图4-17 行距与切残量的关系 48 球头铣刀半径R在加工截面上的投影r的计算。 由图3-17可知，在加工截面内计算刀具中心轨迹时，刀 具半径不是球头刀半径R而是r，且二者的关系为：球头 铣刀半径R在加工截面上的投影 。球头铣刀 球心距加工表面距离Z为 。 采用三坐标数控铣床行切加工斜面后，都必须再用钳 修方法清除加工表面上留下的金属残痕，其工作量的大 小与难易程度主要由切残量决定，从宏观来说是残痕的 横截面积，从微观来说是切残量的表面不平度h。 从 可以看出，刀具直径选定后，减 少行距Z，就减小表面不平度h，从而提高加工质量和 减少钳修量。但行切距离过小，将大大增加行切次数而 过多地占用数控机床的工作时间、增加生产成本。 49 The End！Thank you！
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