基于虚拟制造的弧齿锥齿轮仿真加工技术研究

通过分析弧齿锥齿轮加工原理及弧齿锥齿轮铣齿机的结构和运动关系,建立了弧齿锥齿轮铣齿机虚拟机床模型及虚拟机床加工坐标系,推导了弧齿锥齿轮铣齿机虚拟机床运动参数的计算方法,构建了弧齿锥齿轮仿真加工模型.计算了一对弧齿锥齿轮进行的几何参数、刀具参数和虚拟机床运动参数,并通过弧齿锥齿轮铣齿机虚拟机床对其进行了仿真加工,验证了弧齿锥齿轮铣齿机虚拟机床模型及仿真加工模型的正确性.     

基于实验分析的机床结构有限元建模及其应用研究

针对一台数控弧齿锥齿轮铣齿机,进行机床整机的有限元动态和静态分析,测量机床静刚度,进行模态实验测试及分析.结合有限元模态分析结果,依据重要的实验模态和机床静刚度修正导轨结合部有限元模型参数.对机床整机结构进行改进,通过有限元分析计算,改进后整机结构动、静刚度明显提高.为确定机床导轨结合部模型参数提供一种研究思路与方法.     

天津第一机床总厂展出的齿轮加工机床

展位:W2-101天津第一机床总厂是我国齿轮加工机床主要制造企业之一,其主要产品包括插齿机、弧齿锥齿轮铣齿机、刨齿机、齿轮倒角倒棱机、磨齿机等齿轮加工机床系列产品,以及加工中心和精密传动装置等。在CCMT2006展会上将展出数控插齿机YK5115,数控弧齿锥齿轮铣齿机YKD2212、YKD2250A。YK5115型数控插齿机采用工作台固定、立柱径向进给的纵向布局形式,主要用于加工直齿圆柱齿轮,特别适用于小模数齿轮及各种形状的直齿非圆齿轮和平板形凸轮加工;选用螺旋导轨刀架可加工斜齿圆柱齿轮;采用特殊刀具可加工各种齿轮结合子和渐开线花键;选…     

铣齿机有限元建模及优化设计

针对螺旋锥齿轮铣齿机结构进行了Y向静刚度实验和模态实验,且由切削实验验证了实验1阶模态频率。基于结合面法向解析刚度及模态实验结果建立了床身立柱结合面有限元仿真动力学模型,而且由实验静刚度建立了整机Y向静刚度有限元模型。鉴于铣齿机笨重,分别对床身和立柱单件进行了轻量化设计,发现在前3阶固有频率削弱小于5%的情况下,质量分别减轻了18.86%和27.4%,且对应整机模型固有频率和刚度均提高。进一步分析了结合面参数动态灵敏度,并用坐标轮换法确定了最优的结合面刚度参数,为导轨选型提供了一种实用方法。为设计类似机床提供了依据,也为更加实用的动力学建模、更加有效的筋板参数优化及结合面动态性能优化提供了依据。     

内啮合弧齿锥齿轮全成形加工法原理

内啮合弧齿锥齿轮是一种高性能的传动元件,我们已经成功地开发了这种齿轮副的全展成和半展成加工技术,为它的实际应用奠定了基础。但是,这些方法的大轮(内齿轮)加工一定要在有刀倾机构的弧齿锥齿轮铣齿机(如格里森№16、№116等)上进行,而小轮切削时又要解决一系列特殊问题,计算很复杂。为此,我们又研究和提出了一种新的弧齿锥齿轮加工技术——全成形加工法。其特点是齿轮副的大、小轮都用成形法加工,并且能精确地保证参考点处的二阶啮合性能。采用这种方法加工内啮合弧齿锥齿轮,可以不要铣齿机,仅在铣头可以回转的立铣(如 X53K 等)主轴上安装弧齿锥齿轮铣刀盘即可,且计算较为简单,容易掌握,这就为内啮合弧齿锥齿轮副的普遍推广应用铺平了道路。     

小模数弧齿锥齿轮的切齿理论及铣齿试验研究

传统的小模数弧齿锥齿轮的加工方法为双重双面法铣齿加工,采用专用的小模数铣齿机。大、小轮均采用双面法铣齿加工,加工效率高,但齿面啮合质量难以控制,从根本上限制了其传动性能的提高。针对双重双面法加工小模数弧齿锥齿轮接触区不良的情况,研究利用TCA技术,修正和优化齿轮加工参数,进而改善齿轮齿面的接触情况,提高齿轮副的啮合质量。这样既保证了使用双重双面法加工小模数弧齿锥齿轮的生产效率,又可以提高了齿轮副的啮合质量。     

基于凤凰Ⅱ型铣齿机的弧齿锥齿轮数控加工模型

根据空间坐标变换原理,研究了凤凰Ⅱ型数控螺旋锥齿轮铣齿机机床的结构模型,进而建立了相应的机床加工坐标系;分析了展成法加工时传统机床和凤凰Ⅱ型数控螺旋锥齿轮铣齿机两类机床加工参数之间的转换原理,最终建立了基于凤凰Ⅱ型数控螺旋锥齿轮铣齿机的弧齿锥齿轮数控加工模型。     

弧齿锥齿轮的齿面主动设计

齿面印痕和传动误差对齿轮传动的性能起着决定作用,针对齿面印痕和传动误差,提出弧齿锥齿轮点啮合齿面主动设计的方法。该方法突破了传统齿轮设计的局限性,采用“局部共轭原理”和“局部综合法”,并依据弧齿锥齿轮的加工原理,使齿轮设计人员能够按照要求的传动性能来设计齿面的形状,并可在摇台结构的铣齿机进行加工。齿面主动设计能保证齿面在整个啮合过程中满足预先设计的传动误差和齿面接触路径的要求,从而达到对齿面啮合质量的全程控制,它为弧齿锥齿轮副设计提供新的方法和途径,这对于高速和重载齿轮以及有特殊要求的齿轮的设计具有十分重要的意义。     

弧齿锥齿轮铣齿机的主动精度设计

为合理设计弧齿锥齿轮铣齿机数控运动轴的定位精度,提出一种面向零件加工精度要求的弧齿锥齿轮铣齿机主动精度设计方法。分析了数控弧齿锥齿轮铣齿机的结构和加工原理,通过坐标变换求得弧齿锥齿轮的齿面方程,选取齿距偏差为齿面误差检验项目,建立了机床数控轴运动误差和齿面加工误差之间的映射关系——齿面加工误差模型;用工序能力指数Cp和产品特性值总体标准差σw表示零件的加工精度要求,按4σ原则定义数控运动轴的重复定位精度,并结合齿面加工误差模型中数控轴运动误差的标准差σ,建立了零件加工精度要求和机床数控轴重复定位精度之间的映射关系——齿面加工精度模型;按照等作用误差分配原则,将弧齿锥齿轮的加工精度要求分解为弧齿锥齿轮铣齿机各数控运动轴的重复定位精度。对加工精度要求为6级的YK2275型弧齿锥齿轮铣齿机数控运动轴的重复定位精度进行实例设计,通过样机加工精度测试,验证了所提方法的合理性。     

弧齿锥齿轮铣齿机切削系统时序辨识

为了提高弧齿轮加工精度和切齿效率，提出弧齿锥齿轮铣齿机切削系统的时序分时建模系统辨识方法，通过对Y2250型铣齿机工件主轴垂直和水平方向的振动测试，应用研制开发的时间序列分时建模程序包，得出该机床固定安装法的切削系统模型，并进行了模态分析及时序谱分析。噪声方差很小，辨识结果具有较高的可信度。