谐波齿轮大变位柔轮滚齿成形机理及误差分析

文中基于滚齿仿真计算研究大变位齿轮成形机理,分析柔轮齿面理论加工误差值及产生原因,为滚齿工艺参数选择提供指导,以改善大变位柔轮滚齿精度。建立滚刀系列切削刃参数化方程,并结合滚齿参数及滚齿时滚刀和工件相互运动关系建立变位齿轮滚切成形数学模型,基于滚齿多刃切削成形特征建立齿面理论加工误差评价模型进行滚齿加工误差仿真计算,还进行了滚齿加工试验验证仿真计算的正确性。对大变位柔轮滚齿成形过程及产生的齿面拓扑误差、齿形和齿向误差进行仿真计算发现：增大滚刀长度可有效减小因齿顶处切削不足而产生的加工误差,计算得到完全切削的滚刀最小长度;减小滚刀轴向进给量可显著减小齿面误差,计算得出齿向误差最大值与滚刀轴向进给量的关系曲线。     

圆柱齿轮滚切力可视化及切削参数对滚切力的影响研究

滚齿是重要的齿轮加工工艺之一,其加工成形过程复杂,并且涉及较多切削参数。为了量化切削参数对滚切力的影响,研究了一种基于三维几何仿真的滚齿切削力预测方法。根据滚刀和工件的几何参数以及切削参数确定加工过程中滚刀和工件的相对位置和运动关系,在CAD环境中实现滚齿运动过程的三维仿真,并得到未变形切屑的三维模型;根据选定的切削力模型,利用未变形切屑模型的截面尺寸计算单个切削刃的瞬时切削力,得到滚齿的整体受力过程;定量分析了不同切削参数对滚齿切削力的影响。该预测模型有助于滚齿加工工艺过程的优化设计,以提升加工质量和效率,降低加工成本。     

圆柱齿轮滚切多刃断续切削空间成形模型及应用

滚切加工作为当前圆柱齿轮制造应用最为广泛的工艺具有高效但成形过程复杂的特点。基于展成原理,由规则分布在滚刀基本蜗杆螺旋面上的一系列切削刃相继从圆柱齿坯上切除材料,最终包络形成渐开线齿面。研究其成形原理可以为提升该工艺性能提供有效指导。针对齿轮滚切工艺过程多刃切削成形特征,建立圆柱齿轮滚切的空间成形模型。基于滚刀几何结构参数的理论约束关系,建立滚刀切削刃序列的参数方程;根据滚刀和工件的几何参数以及切削参数确定滚切过程中滚刀与工件的空间位置和运动关系,并基于空间运动学方法推导求得滚刀刀刃序列形成的空间成形曲面参数模型;采用离散数值方法获得滚切过程中的切屑几何形态及切屑厚度,并根据切屑几何计算各刀刃去除材料时的瞬时主切削力。该模型可以为滚切工艺参数优化、滚刀几何设计等研究提供支撑。     

一种超声精密滚齿装置的设计与使用

为解决硬齿面齿轮滚齿工艺中的滚齿切削力、切削热大,滚刀磨损严重,滚刀使用寿命较低问题。设计了一种超声精密滚齿装置,由齿轮工件回转及超声振动复合主轴系统,外支撑固定系统和超声波电源换向系统三部分组成。将超声精密滚齿装置安装在滚齿机工作台上,根据齿轮工件的不同结构特点采用不同的超声振动方式与滚刀进给切削方式实现超声精密滚齿,可延长滚刀使用寿命、提高滚齿效率、提高滚齿加工精度。     

滚刀安装角的调整计算

滚切变位齿轮时,精确调整滚刀安装角是很重要的。特别是用标准齿轮滚刀切削精度较高(8～7级),模数及变位系数较大的齿轮,如果滚刀安装角的误差过大,就会明显的影响齿形精度。 滚刀刀齿是按螺旋线排列的。在滚切齿轮时,为使刀齿运动方向与工件轮齿方向一致,就要调整滚刀安装角,否则,滚刀在垂直进给时,刀齿就会破坏已经切出的齿形。滚切变位齿轮时,由于滚刀相对于工件移动了一个变位距X=土 mn(式中 一工件变位系数,mn-滚刀法向模数),所以滚刀分度圆与切削节圆就不重合了。节圆直径增大或减小了2　mn(图a、4)。由滚刀螺旋升角计算式: sin人一…     

基于时变切削力的滚齿振动动力学模型

滚齿加工过程中的时变切削力会引起颤振,影响加工质量和工件精度。为了分析滚刀-工件系统的振动特性,根据金属切削理论,提出了考虑单刀齿和双刀齿切削的时变切削力计算方法。同时,建立了4自由度滚刀-工件的滚齿振动动力学模型,获得了不同转速工况对系统振动特性的影响,并进行了滚削振动测试实验;通过对现场实验数据与理论计算结果对比分析,验证了动力学模型的正确性。研究结果表明,新的计算方法能够准确计算滚刀和工件的振动特性,可为研究切削颤振机理和加工系统状态监测提供依据。     

滚刀安装角度的计算与调整

在齿轮滚切时,齿轮滚刀安装的精确程度,直接影响齿轮的加工精度。尤其是用标准滚刀加工高精度、大模数及大变位系数齿轮时,如安装角度误差过大,则会直接使齿轮的精度降低,甚至产生废品。由于滚刀的刀齿是按螺旋线排列在滚刀体上的,因此,要使滚刀正确切削,则必须保证刀齿在     

基于CATIA的高精度滚齿加工仿真与精度验证

现有滚齿加工仿真方法难以遵循实际加工参数,且未对仿真所获模型进行有效的齿面精度测量,因此无法为实际滚齿加工作出有效指导,为此提出一种高精度的滚齿加工仿真与精度验证方法.基于Catia设计平台,通过Catia内平移、旋转、布尔运算等命令结合二次开发功能,经提取包含主运动与展成运动特征的初步齿槽模型,后将初步齿槽模型与齿坯进行垂直进给运动的模拟切削,完成了高精度的滚齿加工仿真.通过建立标准齿面点集对仿真模型齿面进行精度测量,得到了仿真齿面的误差分布,且所得仿真模型中最高齿面精度误差在1μm以下,验证了滚齿加工仿真方法的正确性与仿真模型精确性.     

等前角剐齿刀设计计算方法

针对目前剐齿加工生产中加工工件表面质量差,左右齿面加工精度不一致的问题,提出了一种等前角剐齿刀的设计计算方法。根据待加工工件齿面的几何特征和剐齿加工的运动关系,基于曲面共轭原理,求取工件齿面共轭面;选择球面作为初始前刀面,以无理论刃形误差为目标,采用齿面共轭面与初始前刀面的交线作为切削刃;根据切削前角一致性原则对初始前刀面进行再设计,沿切削刃构造前刀面;通过模拟刃磨,求取一系列无理论刃形误差的切削刃,依次构造后刀面,最终获得完整的具有相等切削前角的剐齿刀具;通过计算实例验证该设计计算方法的可行性和有效性。     

大型淬火齿轮轮齿的精加工

<正> 高速钢滚刀可用于精加工硬度不超过HRC45的轮齿,中模数和大模数硬质合金精滚刀,制造复杂,并因材质脆引起崩刃而丧失其切削性能的或然率大,故在使用时不够可靠。作者研究了一种精加工圆柱齿轮的新方法,即用双刃刀具在齿轮铣床上以滚切法进行加工,刀具的每一切削刃形成一个侧齿面(图1),切削刃的形状和相对于刀具旋转轴线的位置,根据被加工齿轮的参数不同进行计算,而机床的调整与采用滚刀时相同。当切削刃作成直线形时,在很多情况下,形成的固有误差不超过8级精度(1643-72)有效齿形误差的公差一半,而误差的特性相当于齿轮齿顶修缘加工情况。     

大变位齿轮的滚切加工

通过分析展成法加工大变位齿轮过程中的运动关系和成形原理,指出了用标准滚刀滚切大变位齿轮的不足之处,提出了非标滚刀的设计原理与方法,开辟了提高大变位齿轮滚切加工精度的新途径。     

基于AutoLisp的滚齿仿真及误差分析

滚齿仿真常用的方法为迭代法，计算方法复杂且难度较大，无法模拟实际滚齿误差，并且滚齿加工有不可逆转特性，因此滚齿误差严重影响工件质量及生产进度。基于AutoLisp仿真平台，采用模拟实际加工状态及加工参数的方法实现滚齿仿真，通过更改计算过程中刀具或工件参数达到模拟加工中各种误差的目的，并通过实际加工检测证明该方法的正确性与仿真模型的精确性。结果证明，使用该方法指导生产加工可以提高齿轮加工精度和生产效率。     

用标准滚刀加工超大变位齿轮

在超大变位齿轮加工方面,有人认为要用加长滚刀或重新设计滚刀才能完成滚齿切削。笔者认为用标准滚刀完成滚齿切削会更经济、更实用,现作如下分析。 1.滚切原理 我们用滚刀加工渐开线齿轮的方法属于展成法     

加工多头蜗轮滚刀后角的计算

<正> 大模数多头滚刀径向铲齿时,侧刃后角不超过2°～4°。这种滚刀的使用经验证明,滚切蜗轮时,工件和滚刀齿侧后面产生摩擦。本文想根据蜗轮的几何参数及加工用量,求出计算多头滚刀侧刃后角的最简单方法,同时,按计算出来的侧刃后角值确定正确制造滚     

滚切齿轮精度的提高(二)

三、实验条件 滚刀及滚切条件如表2和表3所示。滚刀安装偏心的测量部位如图8所示。齿形误差用基圆盘测齿仪测量。 试验齿轮的材料为球墨铸铁(日本工业标准JISFCD40),具有良好的切削加工性能,几乎不产生积屑瘤,滚切齿面非常光滑,最大粗糙度值仅5m左右。因此,滚切齿的切削痕迹就清晰地留在了齿轮表面上。滚齿切削液用渗有非活性油脂的矿物油。 四、试验结果和齿形误差讨论 图9和图10分别表示滚切的直齿轮和斜齿轮的测量齿形误差和计算齿形误差。在计算齿形误差中,已.考虑了滚刀误差和安装误差。计算时在滚刀切削刃上取约3000个离散点,相当…     

滚齿加工的大、小周期误差研究

根据齿轮误差理论,对滚齿加工的圆齿轮大、小周期误差进行研究。研究表明,对于滚齿加工来说几何偏心对左、右齿面产生的啮合线误差等于该齿面上的径向与切向之和,运动偏心对左右齿面产生了一个大小相等且方向相反的误差,滚刀轴向跳动对工件的齿形精度的影响比径向跳动的影响大。     

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。     

滚齿机床热变形对加工精度的影响

滚刀与工件的相对位置是由工件与刀具的有关参数确定的。滚齿加工时，滚削热的作用造成机床的床身和立柱产生变形，进而使刀具与工件的相对位置和转角产生误差。刀具与工件间相对位置的变化，必然对加工的齿轮精度产生影响。掌握机床热误差对刀具与工件间的相对位置的影响规律，对于从硬件上改善机床设计，或从软件上利用数控补偿的方法减小加工误差，有着重要的理论和实际意义。     

高速干式滚齿切削热力耦合与工艺参数分析

为了方便优化高速干式切削工艺,对高速干式滚齿机切削进行热力耦合和工艺参数影响分析。首先结合高速干式滚齿加工的技术特点,对干式滚齿中切削力和切削温度场进行了理论建模。在此基础上,对滚刀单个刀齿的切削温度场进行有限元仿真分析,以获得滚刀前刀面的切削温度分布情况,实现仿真研究滚齿切削的可能性。然后以最高切削温度为研究目标,分析进给量、滚刀转速等工艺参数对滚齿加工过程的影响。最后在滚齿机上展开了干式滚齿切削实验。结果表明:随着滚刀转速的提升机床切削温度快速升高后慢慢降低并趋于稳定,且高转速有利于节约能耗;研究结果可对切削工艺的优化策略提供指导,为滚齿机的设计制造提供理论基础。     

滚切变位齿轮时滚刀安装角

在滚切变位齿轮时,滚刀安装角的调整在生产实践中是不可忽视的。尤其是用标准滚齿刀切削模数和变位系数较大,精度8～7级的齿轮时,如果滚刀安装角误差过大,就会明显的影响齿形精度。在滚切齿轮时,必须保证滚刀刀齿的运动方向和齿轮的齿向一致,螺旋升角λ=arc sin m/α_2,滚切标准齿轮时,滚刀的分度圆与齿轮的分度圆相切,两者的分度圆成为切削节圆,分度圆与节圆重合(图1α),对于标准直齿轮,滚刀安装角θ=λ(滚刀螺旋角)。对于标