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。     

等基圆曲线齿锥齿轮精确三维建模

为了进一步的来分析等基圆曲线齿锥齿轮的啮合和传动特点,以等基圆曲线齿锥齿轮的特征原理为基础,研究了齿轮的齿线特性以及刀具设计的方法。通过对指状铣刀进行运动分析,建立齿轮轮坯的切齿坐标系,完成齿轮齿面方程的求解。利用MATLAB对求解出的齿面方程进行编程处理,得到等基圆曲线齿锥齿轮单个齿凹凸齿面点云数据;将齿面点云数据按照特定的规律导出DAT文件;以DAT文件为建模基础,利用三维造型软件UG生成等基圆曲线齿锥齿轮精确三维模型。通过3D打印技术打印出来UG生成的齿轮三维模型,为在通用数控机床上利用指状铣刀铣削等基圆曲线齿锥齿轮提供了理论基础。     

等基圆齿锥齿轮啮合性能分析

为了分析和改善等基圆齿锥齿轮在实际工况下的承载能力、传动性能,对其进行齿面接触分析(TCA)模拟锥齿轮齿面接触印痕和传动误差。在不考虑安装误差的情况下对锥齿轮同时进行齿线和齿廓修形,分析齿线和齿廓修形参数的改变对锥齿轮传动误差以及齿面接触区域变化的影响,通过调整修形参数改善齿轮的啮合特性,实现较好润滑性能和传动平稳性的目的。通过一对修形后的等基圆锥齿轮的加工和滚检,验证了TCA修形程序的正确性,为该型齿轮的啮合性能分析提供了理论依据和实验基础。     

弧齿锥齿轮数控加工工艺

齿轮是传递运动和扭矩的关键传动零件。随着弧齿锥齿轮的展成切齿法的原理形成和利用此原理切齿的专用机床与刀具的相继出现,齿轮的加工效率与齿轮的质量大大提高。渐开线齿轮等更为复杂的齿轮问世后,大部分被用于机械运动传递组件,其中弧齿锥齿轮是空间内传递轴的运动和形成动力的关键零件。在这些锥齿轮中,弧齿锥齿轮具有高负载能力和高复合度优点,因而被广泛应用于石油化工、动力机车和航天航空工业等领域。     

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。     

弧齿锥齿轮的加工仿真研究

通过分析弧齿锥齿轮的加工原理,建立其仿真的数学模型,实现了齿轮加工时的动态仿真     

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。     

曲线齿锥齿轮齿插值

本文提出了一种精度高、计算最小的曲线齿锥齿轮齿面插值方法。     

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。     

弧齿锥齿轮简易数控加工方法研究

在成形法加工的前提下，研究了弧齿锥齿轮齿廓曲线形成的基本原理，推导出了理论公式，并且采用开放式数控系统对普通立式铣床进行数控化改造，提出了硬件控制方案，编制了控制软件，最终实现了弧齿锥齿轮的简易加工。     

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。     

弧齿锥齿轮中凹盘铣刀高效数控铣削及仿真

为了解决球头铣刀数控铣削弧齿锥齿轮时切削带宽小、效率低等问题,提出了基于中凹盘铣刀的弧齿锥齿轮五轴数控高效率铣削方法。在掌握弧齿锥齿轮几何构造的基础上,选用刀底带内凹的盘铣刀,先确定刀具侧倾角以避免齿槽底面的过切,再参考端铣刀加工自由曲面的理论确定刀具前倾角,以保证大的切削带宽。弧齿锥齿轮的数控铣削仿真验证了该高效铣削方法的可行性和正确性。     

等基圆锥齿轮的瞬时接触区和接触区应力分布

本文用边界元柔度矩阵法分析确定了等基圆曲线齿锥齿轮的瞬时接触区和接触区应力分布，为精确计算齿间载荷分配、轮齿接触强度和弯曲强度奠定了基础，为研究跑合和修形对齿轮啮合性能的影响提供了理论依据。     

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。     

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。     

数控双盘铣刀齿轮粗加工方法及仿真研究

针对单盘铣刀齿轮粗加工中齿廓余量不均匀问题,提出了一种效率高且齿廓余量均匀的双盘铣刀齿轮粗加工方法。分析了不同模数、齿数下的中心距与齿间加工面积余量和单边最大余量的关系,并在AutoLisp下对双盘铣刀齿轮加工过程进行了仿真验证。与单盘铣刀粗加工相比,该方法使齿间余量以及齿根和齿顶余量均减少为原来的二分之一,改善了齿廓余量的不均匀性。     

基于统一转换模型的螺旋锥齿轮和准双曲面齿轮数控加工

提出了一个可用于螺旋锥齿轮和准双曲面齿轮柔性数控加工的统一转换模型(unity transformation model,简称UTM),该模型可以适用于各种格里森螺旋锥齿轮和准双曲面齿轮的加工方法,包括在一个普通的五轴联动加工中心上对齿轮进行展成法和成形法加工,然后直接为所选的加工方法生成NC代码。运用VERICUT6.0对UTM下的大齿轮加工和小齿轮加工进行了模拟,并在装有TDNCH8数控单元的五轴联动加工中心TDNC-W2000上进行了测试。模拟结果和实际切削结果验证了UTM齿轮加工和NC代码的正确性。