刀具安装误差对面齿轮齿廓曲面影响分析

为分析插齿加工中刀具安装误差对面齿轮齿廓曲面的影响,建立考虑刀具安装误差的面齿轮插齿加工的啮合坐标系;采用包络原理,推导了面齿轮齿廓曲面方程;应用数值仿真的方法,建立了含刀具偏置与轴交角误差的面齿轮齿廓曲面模型,分析刀具偏置与轴交角误差对面齿轮齿廓曲面的影响。研究结果表明,面齿轮齿廓曲面对刀具的安装误差不敏感。     

刮齿刀切削机理及参数优化研究

齿轮对于制造业的重要性不言而喻,而刮齿与传统的齿轮加工方法相比具有更高的效率及更广阔的应用前景。现存的根据插齿刀设计理论衍生出的刮齿刀在理论刀刃误差方面存在严重不足。在加工中由于刀具工作角度的变化容易与工件发生干涉现象,降低加工精度与加工质量。首先,根据刮齿刀已有的相关学术成果,对刮齿过程中齿面形成过程进行分析,建立了刮齿刀运动学模型和误差模型。其次,在刀具包络齿轮理论的基础上,对刀具刃口位置和定位误差对齿轮齿廓偏差的影响进行定量分析。结果表明,加工精度存在偏差受刀具参数和加工参数的影响。通过对理论加工误差的分析,进行正交试验选择参数的最优组合,并且用选定的参数进行加工试验。结果表明,所提出的优化方法能够有效提高加工精度与加工质量。     

加工误差对面齿轮接触特性影响分析

为分析插齿加工中刀具安装误差对面齿轮接触特性的影响,建立考虑刀具安装误差的面齿轮插齿加工的啮合坐标系;采用包络原理,推导了面齿轮齿廓曲面方程和含加工误差的面齿轮接触线方程;应用数值仿真的方法,建立了含刀具偏置与交角误差的面齿轮接触线模型,分析刀具偏置与交角误差对面齿轮齿接触轨迹的影响。研究结构表明,面齿轮接触轨迹对刀具的安装误差不敏感。     

一种新型齿轮加工技术的研究与实践

刮齿是圆柱齿轮加工中的一种新型高效加工方法,不仅可以加工外齿轮,还可以加工内齿轮与渐开线圆柱蜗杆。从刮齿原理角度出发,论述了刮齿加工过程中工件主轴与刀具主轴的相对位置关系。通过对刮齿切削机理的分析,研究了刮齿刀刀齿一次循环切削中的两种切削效应。基于实际加工情况,构建了刮齿加工运动模型,并得出相关运动之间的关系。利用交错轴空间啮合坐标系,推导出切削点的相对运动速度,从理论角度说明了刮齿加工的可行性。最后,利用自主改造的数控机床和全新设计的刮齿刀进行了实例加工验证。     

复杂齿形齿轮的车齿刀具包络设计方法

车齿加工是一种新兴的齿轮高效高精加工方法。本文针对复杂齿形齿轮的车齿刀具正向设计刃形易交叉的问题,提出了一种车齿刀具包络设计方法。根据空间交错轴啮合理论,建立车齿刀具与工件的包络运动关系模型;通过计算刀具安装轴交角和刀具初始安装中心距,由齿轮的齿形离散数据点逆向包络得到刀具刃形轮廓数据点云,将刀具刃形轮廓数据点云进行二维投影,提取刀具刃形轮廓二维点云的内边界点,从而得到刀具刃形;最后采用仿真切削加工验证了该设计方法的有效性,为设计复杂齿形齿轮的车齿刀具提供了一种新的思路。     

车齿工艺切削温度预测与工艺参数优化

车齿工艺具有加工效率高、适用齿轮类型广等优点,近年来受到越来越多的关注。车齿加工切削温度预测与工艺参数优化对提高刀具寿命、改善加工质量、降低残余应力等具有重要意义。首先,根据车齿工艺运动学原理,构建了车齿刀具和齿轮工件的实体模型,基于Deform有限元仿真获得单刀齿切削过程的前刀面温度云图;其次,针对切削速度、进给量和刀具与工件轴交角等工艺参数对前刀面最高温度的影响,采用响应曲面法建立了多元参数作用下的切削温度预测模型;最后,提出了以切削温度约束下加工效率最高为目标的工艺参数优化方法,并结合3组工艺参数优化实例,对比了最优参数下切削温度的预测值和仿真结果之间的误差,验证了所提出预测优化模型的有效性。结果表明,单参数下,轴交角对切削温度影响最大;多元参数下,切削速度-轴交角对切削温度影响最大;并且,优化后的预测值与仿真结果误差在合理范围内。研究结果为提高车齿工艺加工质量与刀具寿命等提供了方法支撑。     

基于轴交角误差的齿轮修形快速算法

给出将齿轮轴交角误差等效为齿向斜度的计算方法,建立存在轴交角误差的齿轮具有假定齿向鼓形修形量的载荷分布模型.基于齿轮承载接触分析(LTCA)、赫兹理论与能量方法给出了存在轴交角误差的齿轮齿向鼓形量的计算方法.建立存在轴交角误差的齿轮修形有限元模型,分析比较齿轮齿向修形前后的齿面载荷分布情况与齿轮的传递误差变化情况.通过...     

含误差面齿轮齿面方程的建立及误差敏感方向分析

结合多体系统理论和齿轮啮合原理,根据六轴五联动数控机床结构和实际磨削情况,建立了六轴五联动含误差的面齿轮磨削齿面方程。通过仿真分析砂轮主轴运动副对加工面齿轮齿面误差的敏感方向,结果表明,当进给轴B5相对于床身B1运动时对面齿轮的齿面加工影响较大,这为数控磨削面齿轮提高加工精度和齿面误差修正提供了理论预断依据。     

飞刀法加工蜗杆面齿轮的理论研究与实践

为快速获取蜗杆面齿轮的精确齿面,提出了一种加工面齿轮的新方法——飞刀加工法。建立了蜗杆面齿轮的理论模型,基于四轴数控镗床建立加工坐标系,分析了所提方法的加工机理,并将其分为两个阶段：仿形阶段和分度加工阶段;采用飞刀加工法进行刀具轨迹的求解,得到了该轨迹在面齿轮齿坯上的切触迹线,验证了所提方法的正确性;求解了上述两个阶段中刀具主轴转速、工件轴转速及刀具进给速度之间的关系,编制了加工程序,并在VERICUT中对蜗杆面齿轮进行了仿真加工,验证了所提方法的可行性;最后进行了加工实验验证。     

内齿轮加工的新方法——切向进给加工

众所周知,内齿轮除采用拉削加工方法外,几乎全是在插齿机上进行加工的,特别是中型以上的内齿加工,其生产率极低。为了改变这一状况,谋求适合大量生产的需要,国外(西德、日本)研制成一种新的内齿轮加工方法——切向进给切削加工法(或称作刮齿法)。内齿轮切向进给加工原理,如图所示。这里的刀具轴线与齿坯轴线的交角约为30°,同时进行强制性驱动。基于两者是处在交叉啮合状态,所以在接触点上产生两种滑动。一种滑动是沿齿高方向,在     

Precision design for machine tool based on error prediction

Digitization precision analysis is an important tool to ensure the design precision of machine tool currently.The correlative research about precision modeling and analysis mainly focuses on the geometry precision and motion precision of machine tool,and the forming motion precision of workpiece surface.For the machine tool with complex forming motion,there is not accurate corresponding relationship between the existing criterion on precision design and the machining precision of workpiece.Therefore,a design scheme on machine tool precision based on error prediction is proposed,which is divided into two-stage digitization precision analysis crucially.The first stage aims at the technology system to complete the precision distribution and inspection from the workpiece to various component parts of technology system and achieve the total output precision of machine tool under the specified machining precision;the second stage aims at the machine tool system to complete the precision distribution and inspection from the output precision of machine tool to the machine tool components.This article serves YK3610 gear hobber as the example to describe the error model of two systems and basic application method,and the practical cutting precision of this machine tool achieves to 5-4-4 grade.The proposed method can provide reliable guidance to the precision design of machine tool with complex forming motion.     

精密加工变齿厚内齿轮插齿刀设计

针对标准插齿刀通过斜插法或插削角优化法难以实现变齿厚内齿轮高精度加工的问题,提出了一种精密加工变齿厚内齿轮的专用插齿刀设计方法。该插齿刀齿廓方程同时包含刀具几何参数和插削角工艺参数。基于啮合原理推导了刀具齿廓方程,建立了插齿刀切削刃数学模型,给出了插齿刀切削刃参数优化流程。对比分析了不同加工方法的齿形误差,研究了设计参数变化对齿形误差的影响规律。结果表明,所提出的方法在各种设计参数下均能有效减小齿形误差,设计出的刀具按优化倾角做直线插削即可实现变齿厚内齿轮的精密加工,无需对机床进行改造,易于推广。     

基于传动性能的齿轮传动系统精度模糊优化设计

利用并行工程和图论的相关理论,将齿轮传动系统中各个零部件之间精度设计的关系联系起来,建立了关系模型;以齿轮系统传动性能的要求作为零部件精度设计的主要设计目标,通过将系统各个零部件的误差进行归一化处理,推导出影响齿轮传动性能的齿轮转角误差,并将从输入轴到输出轴上的所有齿轮副及其零部件综合构成的传动链误差作为目标函数,利用模糊理论将各项经验参数进行模糊量化处理,把各精度的限制性条件和加工工艺成本作为约束条件,进行优化设计,获得最佳的零部件精度组合和准确的传动性能参数,指导传动系统设计.     

Effects of shaft angle on cutting tool parameters in internal gear skiving

Gear skiving has received considerable attention because of its high productivity, particularly in internal gear cutting, and skiving cutter design methods have been widely investigated. At the beginning of a cutter design process, a shaft angle, a center distance, and the number of teeth are examined as basic parameters for cutting gears. In current gear skiving, a shaft angle is generally set to be approximately 20°; however, the reason for selecting this value has not been clarified. In the present study, the validity of the value of shaft angle is discussed by calculating the cutting tool parameters, such as instantaneous rake angles, clearance angles, cut depths, and cutting speeds at continuously moving cutting points against various shaft angles. Therefore, the widely used value of shaft angle would result in moderate cutting tool parameters. In addition, the cutting force and cutter wear would be low when a cutter axis inclines opposite to the gear helix to be cut.     

多因素影响的电子螺旋导轨误差的理论分析

为了进一步提高电子螺旋导轨对内斜齿的加工精度,从插齿机传动链机构运动学的角度,研究了内斜齿螺旋线偏差的产生机理。首先,根据插削时各轴的运动关系,建立了插齿刀附加转动的数学模型,定义了附加转动系数;然后,分别建立了附加转动偏差以及主运动曲线偏差与螺旋线偏差之间的数学关系,定义了Zebra系数;最后,分析了螺旋线偏差的产生机理,总结了杆件长度、曲柄初始位置以及运动副间隙对螺旋线偏差的影响规律。     

Influence of tool eccentricity on surface roughness in gear skiving

Gear skiving is a state-of-the-art technique for machining internal gears with high efficiency. Numerical simulation method being able to analyze the eccentricity error e of cutter is critical to the understanding on the formation of surface roughness in skiving process. In this work, we proposed a novel Z-map-based numerical model to calculate the surface of gear flanks with eccentricity errors up to 9 μm. Correlation between eccentricity error and gear flank profile was clarified by numerical simulation and supported by experimental verification. The results show that the eccentricity error imposed a low-frequency motion during the generation of scallop height, leading to a surface roughness with a maximal error about four times that of the theoretical roughness. The e-induced scallop height became the majority factor account for variation of surface roughness when e exceeds 1.4 and 2.3 μm for feed rates of 0.4 and 0.8 mm/rev, respectively. The experimental result further supported the capability of proposed simulation model in providing detail surface features of gear flanks in skiving process.     

Design and dynamic optimization of an ultra-precision micro grinding machine tool for flexible joint blade machining

The influences of tool setting errors on skiving accuracy are discussed in this paper. Firstly, a method for the calculation of error-free cutting edge of skiving cutter is proposed. Based on the theories of cutter enveloping gear, the gear profile deviations, which are affected by the tool position and orientation errors in skiving, are analyzed. Results show that the profile deviations are insensitive to this kind of setting error of the cutter. Then, the effects of tool eccentricity error on skiving accuracy are analyzed. Results show that the waves on the tooth flanks, which are caused by the tool eccentricity error, have obvious influences on the helix deviations and the profile deviations of the workpiece. The waves on the tooth flanks are periodic ones and can be obviously affected by the number of teeth of the cutter.     

齿轮加工在线智能检测装置的设计

许多机械传动部件如齿轮在加工的过程中需要严格的保证其加工精度,传统的检测齿轮精度的设备只能在齿轮加工完成后才能对齿轮的精度进行测量,无法在齿轮加工的过程中对齿轮的加工精度进行测量。本文设计了一种齿轮加工在线智能检测装置,能在齿轮加工的过程中对齿轮的轮廓数据进行采集,将机床工作台旋转坐标反馈数据与在线智能检测装置测量的数据进行同步,将检测获得的数据在极坐标下表示即为被加工齿轮齿面检测点的坐标,当被加工工件旋转一周,在线智能检测装置能够测得工件完整的横截面点云坐标。本装置可以有效地实现对加工过程中的齿轮进行测量,具有结构简单、操作快捷、安装方便等优点。     

滚削大质数螺旋齿轮机床挂轮的优化选择

滚削大质数螺旋齿轮必须使用分齿、进给、差动三组挂轮。由于实际挂轮的传动比与理论值之差异,会造成被加工齿轮的误差。笔者推荐一种改进的方法,可消除分齿挂轮及进给挂轮带来的误差,最终造成齿轮误差的仅有差动挂轮,这样可大幅提高被加工齿轮的精度。     

空间轴交角人字行星齿轮系统动态特性研究

空间轴交角直接影响人字行星齿轮齿面的啮合位置和动态特性,通过将空间轴交角分解到轴平面(两齿轮轴线组成的平面)和垂直平面(通过轴线且与轴平面垂直的平面),推导两个平面中轴交角造成的齿面沿啮合线的等效位移,进而分析出轴交角对齿轮啮合刚度的影响。以输入侧为原点,输出侧齿面相互远离时轴交角为正,考虑人字行星齿轮左右扭转柔性的三段式建模,构建出一种新型空间轴交角人字行星齿轮系统动力学模型,并分析行星齿轮轴交角对齿轮动态特性的影响。结果表明：垂直平面轴交角对啮合刚度和动态啮合力的影响大于轴平面轴交角;空间轴交角增大时,内外啮合刚度均明显减小,且内啮合变化程度大于外啮合齿;动态啮合力会随空间轴交角正向增加而在输入侧增大,输出侧减小,负向增加时则相反。研究结果为人字行星齿轮系统的动态性能设计与控制提供理论基础和技术支撑。