盘刀加工等基圆锥齿轮的刀具位姿及运动轨迹计算

为了实现使用盘形铣刀数控加工等基圆曲线齿锥齿轮,基于等基圆曲线齿锥齿轮理论,通过建立盘形铣刀加工数学模型,求解了决定刀具空间姿态的主要参数。通过盘形铣刀刀轴矢量、刀心坐标的求解,得到了轮坯坐标系下的刀位。结合通用五坐标数控机床,求得了五坐标数控加工等基圆锥齿轮运动轨迹的表达式。通过三维造型,对刀位求解进行了分析验证;通过仿真切削加工,验证了运动轨迹的正确性。结果表明,利用盘形铣刀数控加工等基圆锥齿轮的刀具位姿、运动轨迹的求解正确,在通用数控机床上利用盘形铣刀能够加工等基圆曲线齿锥齿轮。     

等基圆曲线齿锥齿轮原理

大型锥齿轮的加工在我国是一个没有很好解决的问题。针对这一现状,我们研究生产了一种新型锥齿轮——等基圆曲线的齿锥齿轮。该锥齿轮在任意点的法截面内当量齿轮基圆半径保持不变,则沿该齿线的半截面内渐开线齿形相同,该锥齿轮齿面便可以用指状铣刀用数控方法正确地加工出来。本文给出了这种齿轮的齿线方程,研究了齿线特性,指状铣刀的加工痕迹,建立了双自由度近似加工该齿轮的方法,毛坯－刀具位置关系式等。于1990年初,在沈阳重型机器厂减速机分厂,用TP801单板机和步进电机在改装的OKU35铣齿机上加工出一对等基圆锥齿轮（大端模数为25mm,中点螺旋角23.675°,齿数比28/16）。从对滚来看,接触区较为理想。     

基于反共轭原理设计工具轮的准双曲面齿轮热滚轧成形数值模拟

基于展成法加工准双曲面齿轮小轮,依据铣刀切齿坐标系及齿面方程,建立了加工准双曲面齿轮小轮的数学模型,推导出了小轮的理论齿面方程。对理论齿面进行离散化,求解出离散点的坐标,将齿面点导入UG中进行齿面造型;根据反共轭原理,求解出与小轮完全共轭的工具轮齿面方程以及齿面点,对之进行三维造型。对三维模型进行运动仿真,通过接触区验证造型的正确性。根据等体积原则,求解出滚轧轮坯。将滚轧模型导入到DEFORM中进行数值模拟,由模拟结果验证加工工艺的可行性,并为后续试验提供理论指导。     

盘刀数控加工等基圆曲线齿锥齿轮的仿真

为实现使用盘形铣刀加工等基圆锥齿轮,根据等基圆曲线齿锥齿轮的现有研究成果及传统理论,通过求解刀具的廓形坐标,生成了VERICUT仿真加工中的盘形铣刀模型。根据盘形铣刀五轴联动数控加工运动轨迹,求解了机床运动坐标。利用VERICUT软件,针对某一设计参数的等基圆锥齿轮,进行了仿真加工。结果表明,刀具模型的建立、数控加工路径的规划、运动坐标求解均正确,盘形铣刀加工等基圆齿轮可以实现。     

基于VERICUT的指形铣刀数控加工等基圆锥齿轮仿真

为了使指形铣刀加工等基圆锥齿轮的方法能够应用于实际,以等基圆曲线齿锥齿轮理论为基础,通过刀具加工路线的规划,完成了齿面及齿槽加工轨迹的求解.通过分析指形铣刀加工凸、凹面过程中的运动特点,求解了加工凸凹面转换过程中的轮坯分度角.通过指形铣刀截形坐标的求解,在VERICUT环境下生成了刀具模型.编写了数控加工程序,进行了仿真加工.结果表明,加工路线的规划、运动轨迹的求解、刀具模型的建立及分度角度的计算等均正确,为该齿轮的实际加工提供了范例.     

适用于模具法加工的弧齿锥齿轮精确建模

精确建立弧齿锥齿轮的三维模型,对弧齿锥齿轮的模具法加工具有重要的意义,如精锻成形、注塑成形、粉末冶金烧结成形等。建立机床加工坐标系,利用局部综合法设计齿轮副的加工参数,利用TCA/LTCA技术对加工参数进行验证。通过铣刀盘的锥面方程以及机床加工参数推导齿面方程,结合齿面的边界条件,得到齿面所在曲面上的关键数据点。利用三维造型软件,首先创建齿面曲面片,进而完成弧齿锥齿轮的三维造型。以一对弧齿锥齿轮为例,介绍了以上过程。     

基于UG的格里森弧齿锥齿轮建模

目前国内的齿轮加工专用机床无法加工一些尺寸超过其技术规格的齿轮副,而运用大型的数控加工中心加工弧齿锥齿轮副,齿轮副尺寸不再成为其制约因素.利用UG软件提供的UG/OPEN GRIP二次开发功能,编制相应的锥齿轮成形软件,根据设计图纸提供的格里森弧齿锥齿轮副的基本尺寸和参数,首先建立铣刀盘和弧齿锥齿轮大轮胚体的三维模型,然后结合格里森弧齿锥齿轮机床调整参数,在UG环境下模拟格里森机床调整过程,通过布尔运算得到成形法加工的大轮.之后采用变异的铣刀盘成形加工得到的变异大轮展成小轮毛胚实体,最终得到小轮齿面.此方法基于传统的格里森弧齿锥齿轮加工方法,又有不同之处,是格里森弧齿锥齿轮建模和加工的一种实用新方法.     

基于UG/Open的球面渐开线弧齿锥齿轮参数化精确建模

将球面渐开线理论应用于弧齿锥齿轮的建模中,创建了球面渐开线齿面形成的基本原理。从弧齿锥齿轮齿面的精确形状出发,求解出了组成齿轮大小端面齿廓的各部分曲线及齿线的参数化方程表达式,并对过渡圆角曲线部分作了优化的推导和处理。以UG为二次开发平台,运用UG/Open GRIP语言完成由端面齿廓曲线沿齿线扫略的球面渐开线参数化精确建模。根据二次开发所输出的齿轮模型提出有关齿面重构的优化方案,并再次运用UG/Open GRIP语言完成其程序编制,以便为球面渐开线弧齿锥齿轮的设计和加工提供条件。     

弧齿锥齿轮的三维模型设计

采用运动学方法和齿轮啮合原理推导了弧齿锥齿轮的齿面方程,再用MATLAB软件编程采集齿面上点的信息生成数据文件,然后把数据导入三维造型软件CATIA中构造齿轮的轮齿曲面,最终实现了弧齿锥齿轮的三维模型.     

基于三坐标的弧齿锥齿轮齿面误差测量与评定

根据弧齿锥齿轮的特点,给出一种基于三坐标测量的弧齿锥齿轮齿面误差测量与评定的方法.首先利用UG建立其三维实体模型,以此作为齿轮齿面误差检测与评定的理想要素;然后用三坐标测量机对实际齿面上的网格结点进行测量;再将三坐标测量机所采数据点导入到UG,利用实际齿面与理论齿面之间的偏差拟合出差曲面,以此反映弧齿锥齿轮的齿面误差....