数控滚齿加工自动编程技术的研究

为了提高齿轮加工的工作效率,提出了一种数控滚齿加工自动编程系统。首先,建立了数控滚齿-轴向滚切法的数学模型;然后,建立数控滚齿加工自动编程系统的硬件平台,对系统进行了功能模块划分和软件页面集设计;最后,对系统开发中的面向对象软件编程技术、通信技术、多线程技术、译码技术等做了分析。该技术为今后齿轮滚齿数控加工的便利提供了一些参考和经验。     

基于DSP的开放体系数控滚齿系统的研究

讨论了一种基于数字信号处理器(DSP)的开放体系数控滚齿系统，该系统在可编程PID整定的基础上，提供了速度、加速度前馈滤波，以保证系统的静态精度和动态性能。通过对滚齿原理的研究，提出了电子差动齿轮箱的概念，开发出相应的数控滚齿软件，介绍了运动控制系统软件的基本模块，最后给出了该数控系统成功用于YG3612机械滚齿机数控改造的实例。     

基于成组技术和标准模板的滚齿CNC自动编程

针对滚齿数控加工的自动编程问题,提出一种基于成组技术和标准模板的滚齿CNC自动编程方法。利用成组技术原理,根据齿轮的几何特征和工艺特征的相似性对齿轮工件进行分类,利用每类齿轮单元的滚削数学模型,在工艺决策知识库支撑下确定出滚齿加工的工艺参数;根据滚削数控代码结构的相似性,运用字面相似度算法建立滚齿加工参数化控制标准模块库,组建每类齿轮单元的NC参数化代码模板,并运用表达式驱动算法完成对代码模板的实例化,自动生成NC代码,实现了滚齿加工的模块化、参数化数控程序设计。开发了基于西门子840D数控系统的滚齿自动编程系统,在某型号滚齿机上的应用表明该方法的编程效率高、算法可靠性强。     

面向高效节能的数控滚齿加工参数多目标优化模型

数控滚齿加工工艺是应用较为广泛的齿形加工方式,合理的加工参数选择能够显著影响加工过程能耗和加工时间。为降低滚齿加工过程能耗和加工时间,提出一种面向高速干切的高效节能数控滚齿加工参数多目标优化模型。首先,系统地分析了数控滚齿加工过程的能耗特性,建立了数控滚齿加工过程能耗模型;然后,以数控滚齿加工的滚刀转速和轴向进给量为优化变量,建立了以最低能耗和最少加工时间为目标的多目标优化模型,并采用帝国竞争算法对模型进行优化求解;最后,以某车间的齿轮加工过程为应用案例,验证了该模型的有效性和实用性。     

圆弧齿线圆柱齿轮的数控滚切机理与试验研究

提出了一种利用标准齿轮滚刀滚切圆弧齿线圆柱齿轮的数控加工方法。探讨了圆弧齿线圆柱齿轮的数控滚切成形机理，推导了数控插补计算式，介绍了共轭齿轮对的制造方法。在CNC滚齿机上的实切试验表明，该工艺可获得与直齿轮同等的齿形精度与加工效率。     

数控滚齿自动编程技术的研究

建立了圆柱齿轮滚齿自动编程数学模型,提出了数控滚齿自动编程方法.该方法仅需通过人机界面输入特定参数,在工艺数据库和运算库的支撑下,即可自动生成NC程序.针对西门子840D数控系统,进行了自动编程系统开发,实现了人机界面设计、系统算法设计和功能模块设计.在滚齿机上的应用表明编程效率高、加工零件精度高、算法可靠性强.     

数控滚齿自动编程技术的研究

建立了圆柱齿轮滚齿自动编程数学模型,提出了数控滚齿自动编程方法。该方法仅需通过人机界面输入特定参数,在工艺数据库和运算库的支撑下,即可自动生成NC程序。针对西门子840D数控系统,进行了自动编程系统开发,实现了人机界面设计、系统算法设计和功能模块设计。在滚齿机上的应用表明编程效率高、加工零件精度高、算法可靠性强。
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非圆齿轮滚切加工运动控制模型

通过数控滚齿机床运动关系与系统联动控制结构的对比、分析,获得了非圆齿轮数控滚切加工运动控制模型。经机床实切验证,取得了较高的加工精度和生产效率。     

数控纵切机床滚齿关键技术及仿真试验

广州中国科学院先进技术研究所自主设计研发的数控纵切机床在具备车削、铣削、钻孔功能的基础上开发了滚齿功能。滚齿同步运动的控制采用了电子齿轮箱技术,而不同于传统滚齿机的机械传动方式。该机床对加工微小型精密工程零件非常有效,例如:生物医疗器械(牙科种植体)和用于高端机械手表里面的齿轮轴。分析滚齿内联传动关系,并设计了软件式电子齿轮箱,应用MATLAB进行滚齿仿真加工,最后对机床试验加工的小模数齿轮进行误差分析。将基于电子齿轮箱技术实现的滚齿内联传动,应用到数控纵切机床的滚齿功能上,可以满足零件加工的精度要求。     

非圆齿轮滚切加工CAD/CAM一体化系统

为实现非圆齿轮滚切加工的自动化作者研制了集ＣＡＤ／ＣＡＭ于一体的非圆齿轮滚切加工系统,在ＹＫＱ３１８０型数控滚齿机上切制出椭圆、变形椭圆、扇形多种非圆齿轮。文章介绍了该系统的年组成、运动控制原理、软件设计等内容。     

Research on thermal deformation of large-scale computer numerical control gear hobbing machines

Research on thermal deformation of large-scale computer numerical control (CNC) hobbing machines is on the purpose of obtaining the law of thermal deformation of gear hobbing machines to improve machining precision. According to the structure characteristics of hobbing machines, this paper presents a novel computing model of thermal deformation based on the theory of the thermal expansion deformation of metallic materials, the extensional beam theory, non-uniform temperature distribution of the Euler-Bernoulli beam and Kirchhoff theory of plane-section assumption. Then, the coupling theory of axial and bending deformation of hobbing machines based on the deformation element and equilibrium element method is proposed. The experimental measurement system and platform for thermal deformation of gear hobbing machines is established. The temperature and displacement data of thermal deformation of a certain type gear hobbing machine is analyzed, which has demonstrated the law of thermal deformation of hobbing machines. The locus curves for overall displacement error of cutting points and teeth trace error are obtained. Comparing deformation theory and experimental data, the relative error is lower than 5%, which verifies the computing model proposed by this paper, and shows the research method has great significance for structural optimization, local temperature control, and prediction and compensation for thermal deformation error of gear hobbing machines.     

滚齿机热误差补偿技术研究

通过对滚齿机的热误差源进行综合分析及温度测点的优化布置,充分利用齿轮加工过程中测得的误差数据,采用最小二乘法建立了滚齿机的热误差数学模型,研制了滚齿机热误差补偿的硬件系统,利用该系统在Y3150K型滚齿机上进行了误差补偿实验,实验结果表明,实施热误差补偿后,齿轮加工精度提高2级以上,补偿效果明显。     

基于硬件在环的滚齿机数控系统的开发

运用硬件在环技术在沈阳机床厂开发的i5数控系统平台上进行了滚齿机数控系统的开发。采用SolidWorks软件建立了滚齿机的三维模型,并利用Virtuos建立了滚齿机控制系统模型,从而构建了硬件在环仿真系统。经过数控加工程序仿真验证,结果表明,可大大提高数控系统的开发效率,降低开发风险。     

基于Deform3D的齿轮高速干式滚切过程模型及性能分析

齿轮高速干式滚切工艺取消了切削油/液的使用,是一种绿色高效的齿轮制造工艺,其成形过程分析是提升该滚齿工艺性能的有效途径。基于金属切削工艺仿真软件Deform3D建立了齿轮高速干式滚切过程的有限元仿真模型;进行了齿轮高速干式滚切材料去除过程的数值仿真分析,获得了不同参数条件下齿轮高速干式滚切过程中切屑的变形规律,以及切削力与切削温度的分布规律,分析并确定了影响滚切性能的主要参数。研究结果为齿轮高速干式滚切工艺参数优化提供了理论和方法支撑。     

非圆齿轮数控滚齿加工的参数自动编程系统

在分析非圆齿轮滚齿加工运动关系的基础上,介绍了一种具有齿轮加工特色的参数自动编程系统。设计了系统整体架构,通过友好人机交互界面输入齿轮参数、刀具参数和工艺参数,经系统验证自动生成滚齿NC程序。     

面向切屑形成过程的瞬时滚削力模型研究

建立滚齿加工的时变滚削力模型是优化滚齿加工工艺参数、减少滚削力波动、提高加工精度的前提,面向滚齿切屑形成过程建立时变滚削力模型是提高建模精度的最直接的物理方法。针对干切滚齿的切屑形成过程,建立滚刀前刀面运动模型,利用MATLAB生成刀齿运动轨迹的动态链接库。基于SolidWorks进行三维布尔运算,提取未变形切屑几何特征,开发切屑几何模型动态链接库。通过C#调用MATLAB和SolidWorks动态链接库,实现三维运动仿真,进而构建多齿瞬时滚削力模型。通过YK3216CNC滚齿机进行样件加工,结合HNC-SSTT软件进行全行程电流检测,间接测量瞬时滚削力。仿真加工的瞬时滚削力与实测滚削力变化趋势基本一致,表明该模型合理、有效。     

An adaptive parameter optimization model and system for sustainable gear dry hobbing in batch production

Gear hobbing technology is one of the most widely used forming processes of gear teeth. And the development of dry hobbing technology provides a solution for realizing productive, economical, and ecological gear production. Since there is no cutting oil for cooling and lubrication in dry hobbing process, the hob tool life, thermal deformation errors of machine tool, and quality of workpiece are sensitive to the cutting parameters, especially the cutting speed and tip chip thickness. Considering this situation, a dry hobbing parameters optimization model with the hobbing efficiency as our objective, and the hobbing cost per piece, gear quality, tact time as constraints was established, in which the cutting speed and tip chip thickness were considered as optimal variables and the material of workpiece, coating of hob, and feed rate were considered comprehensively. An iterative test method is proposed to solve this model. And for the application in automated production line, an online adaptive application system was also developed based on SINUMERIK 840D NC system. The parameters of five different kinds of material gear were optimized by applying this model and system, and the result showed the model and the system were practical.

     

渐开线斜齿轮整体虚拟滚齿仿真及齿面精度研究

利用专业三维软件CATIA V5的宏程序功能,基于共轭齿面包络加工原理,研究了滚刀加工渐开线斜齿轮的计算机虚拟加工问题,完成了斜齿轮的整体虚拟滚齿切削仿真技术。利用CATIA中的命令提取并结合由虚拟加工得到的众多细小曲面来形成齿轮齿面,实现了精确齿轮整体模型的仿真加工方法,并通过与理论齿面比较,齿面精度误差在1μm以下,验证了该方法的正确性,并对可能影响齿面精度的加工因素进行了探讨。本方法为提供齿轮机床的误差形成原理,以及理论齿面和误差齿面的齿轮有限元分析提供了一个虚拟的三维数据研究平台。     

基于工件材料去除率的滚齿机床能耗模型

开展了滚齿机床能耗建模与参数分析的研究。基于滚刀和工件的几何参数与空间运动分析,进行未变形切屑的数值计算,求取了滚齿加工过程中材料去除率的数值,建立了滚齿机床能耗预测模型,并通过正交试验进行了验证,平均预测准确率超过95%。基于实验结果与所提出的数值模型,对比分析了进给速度、滚刀转速与切削深度对表征能量利用效率的比能耗的影响,结果表明,所提出的模型可以准确预测滚齿加工过程中的机床能耗。     

开放式数控系统软硬件平台在数控滚齿机系统上的应用

介绍了自主研发的开放式数控系统的平台架构以及在此平台上研发的滚齿机数控系统的软、硬件结构和关键技术的研究与应用。