数控端铣弧齿锥齿轮的刀背与轮齿干涉避免方法

在五轴数控机床上端铣加工弧齿锥齿轮时,为了避免中凹盘铣刀背锥面与对侧齿面发生干涉,提出了基于刀具和齿轮结构的干涉避免方法。通过确定加工轨迹上刀背圆锥面最突出母线与对侧齿面的位置关系,保证刀具背锥面沿进给方向的法曲率小于对侧齿面法曲率,优化确定刀具边缘厚度和背锥角,实现了端铣齿面时刀背不干涉对侧齿面。最后,以一对弧齿锥齿轮副的小轮为例,通过比较虚拟加工模型和理论模型,验证了所提干涉避免方法的有效性。     

弧齿锥齿轮齿面发生线切齿法探讨

根据圆弧齿锥齿轮具有球面渐开线齿形的齿面,可以由与齿轮基圆锥相切平面上的圆弧线在基圆锥上纯滚动生成这一原理,探讨研究弧齿锥齿轮齿面新的精密切削加工方法.若以该圆弧发生线作为刀刃,可以切削出无理论误差的球面渐开线齿形的锥齿轮齿面.从理论上和试验上探讨和研究这种"齿面发生线切齿法"实现弧齿锥齿轮齿面切削加工的方法及其推广应用的可行性.论述了切削方法的理论原理,设计了加工机床、刀具,进行了初步切齿试验.理论和试验证明了"齿面发生线切齿法"的正确性.这一理论和方法具有齿形无理论误差、齿轮可以互换、接触区调整简单等显著特点,并且具有切齿效率高、机床结构简单、成本低等突出优点,是目前其他方法所无法比拟的,具有很好的可行性.这一原理和方法为弧齿锥齿轮的切削加工开创了一条全新的途径.     

弧齿锥齿轮的接触特性研究

根据弧齿锥齿轮的加工原理，建立了弧齿锥齿轮的切齿共轭方程，在考虑误差和支承刚性的条件下，对锥齿轮的接触特性进行了研究，并分析计算了误差及支承刚性对齿轮副的接触印痕和运动曲线的影响。     

弧齿锥齿轮成形三维虚拟仿真研究

通过分析弧齿锥齿轮加工原理及加工机床的结构和运动关系,并基于空间啮合理论,建立了刀刃锥面方程和啮合方程,应用图形变换原理,推导了弧齿锥齿轮NC机床运动参数的计算方法。基于VERICUT软件平台,建立了弧齿锥齿轮NC机床模型及弧齿锥齿轮三维虚拟仿真加工模型,对一对具体的弧齿锥齿轮进行了几何参数、刀具参数和NC机床运动参数的计算,并在VERICUT环境下进行了虚拟仿真加工,验证了弧齿锥齿轮NC机床模型及三维虚拟仿真加工模型的正确性。     

基于UG的弧齿锥齿轮建模新方法的研究

介绍了一种基于UG的接触区主动控制的弧齿锥齿轮建模方法。首先使用成形法得到大轮；然后采用变异的铣刀盘成形加工得到变异大轮，再依据共轭原理，利用变异大轮展成小轮毛坯实体得到小轮齿面。按照此方法基于UG软件实现了一对21—35齿的弧齿锥齿轮副的建模。该方法基于传统的格里森弧齿锥齿轮加工方法，有创新之处，是格里森弧齿锥齿轮建模和加工的一种实用的新方法。     

基于计算机数字控制弧齿锥齿轮加工机床的准双曲面齿轮的制造

基于五轴联动数控铣齿机的概念模型,提出一种新的加工准双曲面齿轮主动设计齿面的切齿原理.推导出相应的切齿啮合方程、工件齿面二阶参数展成控制方程和工件齿深控制方程,并给出机床运动函数、刀盘中心速度以及刀尖半径的具体求解方法.在求解过程中,不涉及刀盘中心加速度以及更高阶运动参数的计算,可简化求解过程.使用该切齿原理进行切齿时,可在有效保证齿深的前提下,在切齿加工过程中实现对沿工件齿面设计接触迹线切矢和切齿接触线切矢两个方向上齿面二阶参数的精确控制.同时,该切齿加工理论还可以推广到其他多种复杂点啮合齿面的加工过程中.     

弧齿锥齿轮数控加工主动控制方法研究

以弧齿锥齿轮数控加工原理为基础,阐述了齿面啮合需要满足的一阶接触条件和二阶接触条件,建立了以工件齿轮转角为参数,表示铣齿刀盘中心运动与工件齿轮旋转运动关系的切齿加工运动函数。将该运动函数运用于自主开发研制的弧齿锥齿轮数控铣齿机中,实现了对弧齿锥齿轮数控铣齿加工的主动控制。最后通过实例验证了这种控制方法的可行性和有效性。     

自由曲面的五坐标端铣加工研究

针对自由曲面的五坐标端铣加工，建立了平底刀有效切削轮廓的数学模型，分析了刀具姿态对有效切削轮廓及加工效率的影响。沿行距方向，通过对被加工曲面法截线的偏置曲线与有效切削轮廓求交，得到一种走刀行距的计算方法。探讨了影响走刀行距的因素，在不发生干涉的前提下，小的后跟角和侧偏角有利于加工行距的提高。结合平底刀加工不发生过切的充要条件和被加工曲面沿行距方向的法曲率，给出了后跟角的自动计算方法。算例表明，所提出的走刀行距及刀具倾角的计算方法合理可行，能够有效提高计算精度和加工效率。     

螺旋锥齿轮点接触齿面生成法

提出一种能直接生成点接触,满足啮合配对要求的齿面方法,该方法利用齿面接触分析设计齿面,为齿轮ＮＣ加工运动计算提供新的途径。     

非圆齿轮线切割加工数控程序计算机辅助设计研究

非圆齿轮,特别是螺线形非圆齿轮的切齿加工,在没有专用机床的条件下是非常困难的。本文作者利用计算机和数控线切割现代手段加工成一对阿基米德螺旋线形非圆齿轮。为了在线切割机床上进行齿形加工,必须计算出非圆齿轮每个齿的渐开线齿廓坐标。在计算中我们没有用标准渐开线方程,而是根据圆柱齿轮的啮合原理,找到齿面法线与节圆交点跟齿面之间的几何关系,利用这种关系算出每个齿的齿廓坐标,然后编成数控程序,由计算机打印出来并穿成孔带,由线切割机床加工成非圆齿轮。     

螺旋锥齿轮数控加工3维仿真研究

在分析了螺旋锥齿轮数控加工原理后，采用面向对象技术和计算机辅助设计系统中的3维建模功能，提出了CNC铣齿机床、齿轮毛坯和盘铣刀3维几何模型的具体构建方法；利用简化的齿轮毛坯实体模型和盘铣刀实体模型做布尔减运算，来实现模拟工件材料的去除过程；最终给出的加工仿真实例和实际加工结果，验证了加工仿真方法的正确性。所获得的仿真结果可为齿面接触分析、有限元应力分析和齿轮的数控加工等提供了精确的3维实体模型。     

等高齿干切工艺研究

随着螺旋锥齿轮加工机床、高速切削刀具的发展,螺旋锥齿轮干切加工技术得到了快速发展。通过CN等高齿产品干切加工过程试验,实现了等高齿干切加工工艺稳定应用。     

Modelling, Implementation, and Manufacturing of Spiral Bevel Gears with Crown

The operational performance of gears in terms of smoothness, quietness, wear and life span is largely affected by how gear and pinion teeth make contact. To enhance the operational performance, a crown is often applied to a standard (nominal) gear tooth surface. Regardless of the presence of a crown, all the gears are machined by special types of machine tools, such as gear hobbers and shapers. This paper develops a tooth surface for a spiral bevel gear with a crown so that it can be machined by numerically controlled machine tools. Specifically, we derived: 1. A bi-parametric tooth surface model for a standard spiral bevel gear. 2. A crown model along the spiral curve direction. 3. A crown model along the involute curve direction. The developed algorithm was tested and implemented in a prototype software system called GearCAM. With the GearCAM system, a set of spiral bevel gear and pinion was machined using a 4-axis CNC milling machine to check the validity and effectiveness of the crowning method. Through various verifications, it is shown that the models developed for the standard and crown gears can be used as a means for design and verification of spiral bevel gears.     

螺旋锥齿轮数控加工中刀盘误差的补偿

在进行螺旋锥齿轮数控加工过程中,用直廓截形代替盘状铣刀刀刃理论截形所产生的偏差会影响螺旋锥齿轮齿面加工精度。针对该问题,分析了螺旋锥齿轮数控加工原理,并在此基础上建立了从刀刃到形成齿面的数学模型;依据空间啮合理论计算盘状铣刀刀刃实际截形,分析并建立了盘状铣刀刀盘半径偏差与齿面误差的关系;进一步推导出刀具实际截形误差的计算过程;最后根据螺旋锥齿轮的加工原理对刀具的误差进行了补偿计算,并对补偿结果进行了仿真实验验证,证明了该算法的可靠性。     

斜齿锥齿轮产型轮的数控加工

介绍了利用UG生成斜齿锥齿轮产型轮的刀具轨迹进而获得数控代码,并在此基础上由4轴联动加工中心完成其齿廓加工的基本思想和具体步骤。为该类齿轮的数字化加工提供了有益的参考。     

固定式端面弧齿联轴节的加工方法

为了在国产数控螺旋锥齿轮加工机床上实现端面弧齿联轴节的加工,对固定式端面弧齿联轴节的加工方法进行了研究。分析了端面弧齿联轴节的切齿原理和切齿方法,根据固定式端面弧齿联轴节的调整计算卡,建立了刀盘半径、刀齿顶宽、切削刃压力角、刀尖圆角半径的计算方法。基于端面弧齿联轴节的切齿原理以及国产数控螺旋锥齿轮加工机床的结构,建立了弧齿联轴节切齿加工机床调整参数的计算方法,给出了相关的计算公式并开发了端面弧齿联轴节设计、加工参数计算软件。在国产H350G型数控螺旋锥齿轮磨齿机上,基于软件计算得到的机床调整参数进行了实际的磨齿加工,通过实际的接触区检测和几何参数检测,验证了切齿加工参数计算方法的正确性。     

弧齿锥齿轮成形法数控加工仿真建模与实现技术

针对半滚切法加工的弧齿锥齿轮,根据机床、刀具和被加工工件之间的位置关系和切齿过程,由齿轮啮合原理和弧齿锥齿轮切齿原理推导出弧齿锥齿轮齿廓曲面方程。根据实际的弧齿锥齿轮参数,基于CAT IA曲面建模方法,运用上述数学方程,建立了锥齿轮三维实体模型,验证了该方法的有效性。     

STUDY ON DOUBLE CIRCULAR ARC PROFILE SPIRAL BEVEL GEAR TRANSMISSION

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有误差的螺旋锥齿轮传动接触分析

以多体系统误差建模理论和齿轮啮合原理为基础,提出含有机床运动几何误差以及齿轮副安装误差的螺旋锥齿轮齿面接触分析(Error tooth contact analysis, ETCA)方法。以SGM法(大轮展成法加工,小轮变形法加工)加工的弧齿锥齿轮为例,通过ETCA分析,得到机床运动误差和安装误差对螺旋锥齿轮齿面加工质量影响的定量关系,对ETCA和TCA的结果进行对比分析,结果表明机床运动误差和安装误差对螺旋锥齿轮的齿面接触质量有较大的影响,为了通过齿面接触分析达到更准确的反调加工参数的目的,采用ETCA的分析结果指导加工参数反调更为合理。     

A genuine face milling cutter geometric model for spiral bevel and hypoid gears

Accurate tooth surface and good surface quality are critical to achieve the low-noise bevel gear drives. Face milling, traditionally works as tooth roughing process, can now possibly be used for finishing process because its high speed can produce good tooth surface quality. But with the previous simplified cutter geometric model in tooth modeling, the high accurate tooth surface cannot be obtained. In this paper, a genuine face milling cutter geometric model for spiral bevel and hypoid gears is proposed. This model exactly matches with the cutter geometry in the industrial application when not considering the fabrication tolerances and tool wear . In the modeling, the blades of the genuine cutter are parameterized with blade angle, rake angles, and relief angles. The side and circular cutting edges of blades are represented on the blade rake plane, rather than the normal plane as the simplified cutter geometry. The mathematic model of the genuine tool profiles on the normal plane is derived. It can be conveniently used by the existing tooth modeling program and easily customized by specifying the geometric parameters. In comparison with the genuine tool profile with the simplified tool profile, the big geometric errors of the simplified blade profile are founded, which proves that the genuine cutter geometric model is correct and essential.