摆线锥齿轮数控成形铣齿机开发及切齿验证

基于摆线齿锥齿轮连续分度加工原理,建立了成形法加工基本数学模型。依据刀具与工件的相对运动及位置关系,开发了摆线齿锥齿轮数控成形铣齿机,建立了机床数学模型,并依据位置等价关系推导出机床调整参数计算公式。基于西门子828D数控系统的电子齿轮箱和同步编程功能,编制了数控加工程序,实现了对切齿运动及位置的控制。最后进行了切齿加工实验、齿面检测及接触区滚检结果表明,开发机床的加工精度及加工性能均能满足工程需要。     

基于AutoCAD的锥齿轮切齿过程仿真及软件开发

利用AutoCAD2 0 0 0软件系统的三维建模功能及其ObjectARX2 0 0 0的二次开发工具 ,根据弧齿锥齿轮和准双曲面齿轮的切齿加工原理 ,研究齿形加工仿真算法。运用参数化思想 ,开发切齿过程仿真软件系统。仿真结果可为齿面接触分析、有限元应力分析、齿形的数控加工等提供三维几何模型     

奥利康制摆线齿锥齿轮切齿计算与啮合仿真软件开发

为实现奥利康制摆线齿锥齿轮齿面数字化设计及指导切齿加工,基于VC编程软件及MATLAB绘图功能开发了摆线齿锥齿轮切齿计算与啮合仿真的计算机软件系统。该软件系统不仅包括几何参数设计、刀具参数计算及切齿参数计算等基本计算模块,而且还具有齿面数值仿真、齿面失配分析及齿面啮合分析等仿真功能。实例表明,利用该软件系统可以快速精确设计加工参数,为摆线齿锥齿轮加工提供理论指导。     

克林贝格摆线齿锥齿轮基于整体刀盘的切齿加工

为了在国产数控弧齿锥齿轮铣齿机上加工克林贝格摆线齿锥齿轮,对采用整体刀盘加工摆线齿锥齿轮的方法进行了研究。基于摆线齿锥齿轮的切齿加工原理,提出了大轮采用双面法加工,小轮采用单面法加工的切齿方法。参考分体刀盘的结构参数,提出了整体刀盘的刀盘体以及刀齿的设计方法。建立了一种根据相啮合齿面间齿长曲率关系,运用迭代算法确定刀盘半径修正量的方法。根据切齿加工原理以及齿轮啮合原理,给出了基于整体刀盘切齿加工摆线齿锥齿轮的机床调整参数和刀盘参数的计算公式。在国产五轴联动数控弧齿锥齿轮铣齿机上,利用整体刀盘进行了切齿加工实验,通过对齿轮副的啮合滚动检验,验证了采用整体刀盘加工克林贝格摆线齿锥齿轮的切齿加工原理及切齿方法的正确性及可行性。     

基于双刀盘机床的弧齿锥齿轮数控加工技术研究

为了提高弧齿锥齿轮切齿加工效率,减少安装次数,提出了采用双刀盘机床加工弧齿锥齿轮的切齿方法。建立了双刀盘机床结构模型,分析了机床数控加工运动。基于运动等效关系,求解了机床数控轴的运动坐标。在此基础上,为了保证齿面的加工精度,针对双刀盘加工研究了齿面反调修正过程。最后针对一对斯太尔齿轮副17/28进行了切齿加工实验和测量实验,实验结果验证了双刀盘加工弧齿锥齿轮方法的有效性。     

基于VERICUT的弧齿锥齿轮数控加工仿真与虚拟测量

基于VERICUT对弧齿锥齿轮进行数控加工仿真以及虚拟测量。首先,介绍了传统机床的坐标转换原理以及数控加工原理,接着利用VERICUT对弧齿锥齿轮锥的大轮进行了切齿仿真;其次,通过UG软件以及生成的齿面点坐标进行了逆向三维建模;最后,将仿真的切齿模型与UG的设计模型进行测量对比,验证数控加工方法的可行性,同时也为齿轮的实际数控加工提供捷径,大大缩短了从设计到生产的周期,从而提高了弧齿锥齿轮的生产效率。     

论中国锥齿轮技术的转型升级

结合国外锥齿轮技术的发展趋势以及我国锥齿轮技术的现状,探讨了如何实现中国锥齿轮技术的转型升级。重点论述了摆线等高齿及其干切削加工技术的推广和数字化集成制造问题。基于Gleason、Oerlikon、Klingelnberg三种齿制锥齿轮的切齿加工原理,提出了建立统一锥齿轮理论的思路及实现方法;基于国产数控加工装备的现状,提出了采用五刀法加工克林贝格锥齿轮的切齿加工原理。     

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。     

螺旋锥齿轮切、磨齿技术的发展及面临的挑战

螺旋锥齿轮切齿技术从开初的五刀法到两刀法,从液态切削到干态切削,从切齿到研齿,至20世纪90年代后期,螺旋锥齿轮的加工已发展到以格里森凤凰系列为代表的数控铣齿机和数控磨齿机加工,大大提高了螺旋锥齿轮的制造质量。本文介绍了螺旋锥齿轮切、磨齿技术的发展慨况以及磨齿技术面临的挑战。     

小模数螺旋锥齿轮双滚数控加工方法

针对采用五刀法进行小模数螺旋锥齿轮加工时效率较低,采用两刀法加工时接触区不易于保证的问题,提出了采用双滚法进行小模数螺旋锥齿轮切齿的方法。设计了数控双滚加工流程,建立了刀位计算模型和自动对刀的相位补偿模型;开发了双滚加工数控软件,实现了在一个切齿加工循环中通过两次滚切完成齿轮副凹凸两面的加工,无需进行手动对刀处理。开展了切齿实验及滚动检查实验,验证了应用双滚加工方法进行小模数螺旋锥齿轮加工可在保证良好的接触状态的同时获得较高的加工效率。     

数控磨齿机与"T类"铣齿机加工参数的转换

基于齿轮加工工艺的需求,以YK2050数控螺旋锥齿轮磨齿机和No.116机械铣齿机为例,推导了将"T类"机械式铣齿机加工调整参数转化成数控螺旋锥齿轮磨齿机调整参数的原理及公式。通过实验证明,该转换方法正确可靠,满足齿轮加工工艺的要求。     

数控磨齿机与"M类"铣齿机加工参数的转换

基于齿轮加工工艺的需求,以YK2050数控螺旋锥齿轮磨齿机和Y2280机械铣齿机为例,推导了将“M类”机械式铣齿机加工调整参数转化成数控螺旋锥齿轮磨齿机调整参数的原理及公式。通过实验证明,该转换方法正确可靠,满足齿轮加工工艺的要求。     

数控管切割机的研制

本文介绍我们自行研制的数控管切割机的系统构成、特点及功能,在介绍两轴线垂直相交圆柱相贯线的数学模型基础上介绍了数控软件的设计。     

谈数控机床刀具的监控技术

数控机床刀具中的检测与监控就是采用检测与监控系统通过传感和分析处理相关信息,从而对数控机床运行状态和加工过程进行检测与控制,保证数控机床的加工质量,防止产生废品,减少废品率,提高机械加工生产率,提高加工过程的安全性,优化配置制造资源。而检测与监控系统的成败主要取决于系统所收集的信号即有关监控参数的正确选择,也取决于其物理结构上的传感器和监控器以及硬件和软件系统。     

精密切削刀具磨损监控系统设计

设计了刀具磨损检测控制系统,采用EPF10K10TC144-4主控芯片、位移传感器,采用分布式算法编制了控制软件并进行了系统仿真。将数据输入到CNC系统,修改刀具参数,并在数控车床上进行了切削实验。对比研究结果表明,该系统避免了人工检测误差、机床频繁停机,减少了换刀次数和重新对刀引入的二次误差,延长了刀具有效使用时间,且加工效率、加工精度、产品合格率都有明显提高。     

Manufacture of face-hobbed straight bevel gears using a six-axis CNC bevel gear cutting machine

Face hobbing is a continuous indexing and double-flank cutting process whose high productivity and precision has made it one of the leading methods for fabricating spiral bevel and hypoid gears. The current method is inappropriate, however, for cutting straight bevel gears (SBGs) because it generates extended epicycloidal flanks. Nonetheless, a mathematical model of a face-hobbed SBG was successfully established in earlier research that enables straight cutting paths to cut straight tooth spaces based on a hypocycloidal straight-line mechanism in which the rolling circle radius equals half the base circle radius. This mathematical model, however, is based on a virtual universal cradle-type bevel gear cutting machine that has not yet been developed. This paper therefore proposes another mathematical model of face-hobbed SBG based on a modern six-axis computer numerical control (CNC) bevel gear cutting machine. The six-axis nonlinear machine settings are derived through conversion from the cradle-type machine settings. Meanwhile, the usage of electric gearbox (EGB) for bevel gear cutting is not revealed because of commercial consideration. Therefore, we also provide a solution to use EGB of Fanuc 16i CNC controller. A cutting experiment validates the proposed mathematical models using our developed six-axis CNC bevel gear cutting machine to cut the face-hobbed SBGs. Finally, a flank topographic correction is made that, according to postcorrection simulated topographic errors, can effectively reduce manufacturing errors. This paper successfully implements a face-hobbing process for manufacturing SBGs on a modern six-axis CNC bevel gear cutting machine.     

一种伺服电动机和步进电动机通用的运动控制器

提出一种用运动控制芯片PCL240AS构造的伺服电动机和步进电动机通用的运动控制器。介绍了专用控制芯片的性能及其构成的通用运动控制器软、硬件的设计，并将其应用在水切割机床的数控系统中。     

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。     

高速加工理论在普通数控机床上的应用

高速加工在切削速度、材料去除率以及表面加工质量等方面较普通数控加工具有明显优势。在工艺研究中,将高速加工切削理论应用在现有的普通数控设备上,在主轴转速不变或相应提高的情况下,提高切削移动速度同时减小切削深度进给量,从而达到提高切削效率、减小切削应力以及改善加工表面质量的目的。     

Integration of cutting force control and chatter suppression control into automatic cutting feed adjustment system design

Abstract

This study designed an automatic cutting feed adjustment system for computer numerical control (CNC) turning machine tools, which integrate the operational characteristics of cutting force control and chatter suppression control to shorten the machining time and maintain the quality of workpieces. The setting of appropriate machining conditions (such as cutting feed, spindle speed and depth of cut) to consider both machining quality and efficiency often causes difficulties for machine tool operators. Therefore, this study uses cutting force control to design an automatic cutting feed adjustment method for cutting tools, and then, the chatter suppression control design is used to modify the cutting force command to suppress cutting chatter. The experimental results of the CNC turning machine tool show that the use of the cutting force control to adjust the cutting feed can shorten the machining time; however, the cutting chatter results in larger surface waviness on the workpiece surface. When the cutting force command is properly modified by actuating the chatter suppression control, the workpiece shows better surface roughness with prolonged machining time. Therefore, the cutting tests demonstrate that the proposed system is feasible for satisfying the machining requirements of the manufacturing processes of mechanical parts for high speed and high accuracy.