小模数弧齿锥齿轮的精确建模与齿面接触仿真

双重双面法铣齿加工是小模数弧齿锥齿轮的主要加工方法,传统双重双面法的齿面啮合状况需要人工调整,过程繁琐且齿面接触质量难以保证.针对小模数弧齿锥齿轮双重双面法加工的特点,建立了双重双面法加工坐标系,按照齿面加工参数和刀具参数,由刀具的切削锥面方程,经过坐标变换推导被加工齿面的齿面方程,并计算得到齿面上关键点的坐标值,利用这些关键点坐标,可以创建理论齿面片的三维模型,进而创建了齿轮副的整体三维模型.利用计算机数值仿真技术,对齿轮副进行了齿面啮合仿真.根据仿真结果,可以调整齿面加工参数,以改善齿面的接触情况,减少目前齿面接触区要依靠人工调整的繁琐过程.在提升齿面啮合质量的同时,也提高了齿轮副的实际生产效率.     

小模数弧齿锥齿轮的三维建模与应用分析

针对小模数弧齿锥齿轮,提出了一种新的加工组合:小轮采用传统的双面法铣齿加工,设计大轮齿面加工参数,控制大轮的两齿面分别与小轮齿面相配。根据以上加工方法,设计小模数弧齿锥齿轮良好啮合的齿面加工参数,并创建齿轮副的精确三维模型。在UG软件环境下,可以完成齿轮副的虚拟装配、干涉检查。设计的小模数弧齿锥齿轮的齿面可以保证齿面的良好啮合,完成的三维模型可以应用于小模数弧齿锥齿轮的模具成型加工。     

克林贝格摆线齿锥齿轮基于整体刀盘的切齿加工

为了在国产数控弧齿锥齿轮铣齿机上加工克林贝格摆线齿锥齿轮,对采用整体刀盘加工摆线齿锥齿轮的方法进行了研究。基于摆线齿锥齿轮的切齿加工原理,提出了大轮采用双面法加工,小轮采用单面法加工的切齿方法。参考分体刀盘的结构参数,提出了整体刀盘的刀盘体以及刀齿的设计方法。建立了一种根据相啮合齿面间齿长曲率关系,运用迭代算法确定刀盘半径修正量的方法。根据切齿加工原理以及齿轮啮合原理,给出了基于整体刀盘切齿加工摆线齿锥齿轮的机床调整参数和刀盘参数的计算公式。在国产五轴联动数控弧齿锥齿轮铣齿机上,利用整体刀盘进行了切齿加工实验,通过对齿轮副的啮合滚动检验,验证了采用整体刀盘加工克林贝格摆线齿锥齿轮的切齿加工原理及切齿方法的正确性及可行性。     

格利森制弧齿锥齿轮的齿面曲率特性研究

根据弧齿锥齿轮加工过程,通过计算机仿真方法编程计算得出格利森制弧齿锥齿轮不同加工方法齿面的精确三维坐标点;对不同齿面坐标点进行NURBS参数化曲面拟合,得到了不同齿面的统一数学表达模型;并据此计算格利森制弧齿锥齿轮齿面的曲率,绘制了不同齿面的等平均曲率线图;并研究了加工参数调整与齿面等平均曲率线图变化之间的联系,证明了依据齿面等曲率图的变化实现对弧齿锥齿轮齿面加工误差调整以及对齿面曲率定量修正的可行性.     

基于球头铣刀的弧齿锥齿轮小轮铣削加工方法研究

弧齿锥齿轮小轮铣削通常在专用机床上采用铣刀盘实现,从而导致制造成本较高。为了降低弧齿锥齿轮小轮的制造成本,提出一种在通用四轴数控铣床上采用球头铣刀进行铣削加工的方法。根据齿面数学模型计算齿面离散点坐标,进而创建齿轮实体模型。分析齿根铣削时球头铣刀与齿轮的空间位置关系,以铣削一侧共轭齿面时不刮伤对侧共轭齿面为原则确定球头铣刀直径。以刀杆与齿面不发生干涉为前提,确定处于各个加工位置时的刀轴方向。以沿齿高和齿长方向均匀分布的齿面离散点为基础,创建沿齿高方向分层的粗铣刀路和沿齿长方向分层精铣刀路。创建包含机床、刀具和轮坯的仿真加工环境,完成齿轮铣削仿真。结果表明:相比于铣刀盘,球头铣刀加工得到的过渡曲面曲率半径更大,可降低齿根处的应力集中程度。将刀路导入数控加工系统,在四轴数控铣床上完成齿轮的粗铣和精铣,获得的齿面具有较好的光洁度,从而验证了本方法的可行性。     

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。     

小模数弧齿锥齿轮半滚切切齿加工方法研究

为了大幅度提高齿轮传动性,解决传统机械结构弧齿锥齿轮滚切双面法铣齿加工（即双重双面法）齿面啮合质量难以控制的问题。这里提出了小模数弧齿锥齿轮半滚切加工方法,详细地介绍了加工的相关理论计算和机床的刚性改造,分析了机床带有对刀装置的结构能保证均匀的齿切加工余量。通过生产实践,结果表明：该加工方法将有助于提高小模数弧齿锥齿轮加工效率,提高齿面啮合质量,降低生产能耗,对小模数弧齿锥齿轮的加工有一定的借鉴作用。     

弧齿锥齿轮成形三维虚拟仿真研究

通过分析弧齿锥齿轮加工原理及加工机床的结构和运动关系,并基于空间啮合理论,建立了刀刃锥面方程和啮合方程,应用图形变换原理,推导了弧齿锥齿轮NC机床运动参数的计算方法。基于VERICUT软件平台,建立了弧齿锥齿轮NC机床模型及弧齿锥齿轮三维虚拟仿真加工模型,对一对具体的弧齿锥齿轮进行了几何参数、刀具参数和NC机床运动参数的计算,并在VERICUT环境下进行了虚拟仿真加工,验证了弧齿锥齿轮NC机床模型及三维虚拟仿真加工模型的正确性。     

等高齿弧齿锥齿轮的设计与加工试验

弧齿锥齿轮副的大、小轮通常用同样刀号的铣刀盘铣齿加工,铣齿时刀盘轴线垂直于根锥,导致大、小轮的齿面压力角在节锥上不一致,这是形成对角接触这种不良接触现象的根本原因。基于局部综合法与TCA技术,将弧齿锥齿轮的齿形采用等高齿设计,利用常规弧齿锥齿轮铣齿机,铣齿时刀盘轴线垂直于节锥,铣齿加工均采用0号刀盘,这样加工出的大、小轮齿面压力角在节锥上保持一致,从根本上消除对角接触这种不良接触状况。对以上内容进行了铣齿试验,结果显示,齿面接触区易于调整,齿面接触状况良好。该研究对于提高弧齿锥齿轮的齿面接触质量、提高齿轮副的加工效率具有显著的效果。     

基于VERICUT的双圆弧齿廓弧齿锥齿轮成形磨削仿真

通过VERICUT加工仿真验证了数控成形磨削法加工双圆弧齿廓弧齿锥齿轮的可行性。研究了数控成形法加工锥齿轮的刀具轨迹和圆弧齿廓弧齿锥齿轮的齿面方程,通过砂轮磨削面和齿面的接触条件式求出成形砂轮轴向截形;然后,提出数控成形磨齿机联动轴数的选取准则,并在VERICUT中建立机床、成形砂轮和毛坯的模型;最后,对双圆弧齿廓弧齿锥齿轮进行加工仿真,证明了数控成形磨削法可用于加工该类齿轮,为数控成形磨削法在锥齿轮上的应用提供了技术支持。     

弧齿锥齿轮齿面发生线切齿法探讨

根据圆弧齿锥齿轮具有球面渐开线齿形的齿面,可以由与齿轮基圆锥相切平面上的圆弧线在基圆锥上纯滚动生成这一原理,探讨研究弧齿锥齿轮齿面新的精密切削加工方法.若以该圆弧发生线作为刀刃,可以切削出无理论误差的球面渐开线齿形的锥齿轮齿面.从理论上和试验上探讨和研究这种"齿面发生线切齿法"实现弧齿锥齿轮齿面切削加工的方法及其推广应用的可行性.论述了切削方法的理论原理,设计了加工机床、刀具,进行了初步切齿试验.理论和试验证明了"齿面发生线切齿法"的正确性.这一理论和方法具有齿形无理论误差、齿轮可以互换、接触区调整简单等显著特点,并且具有切齿效率高、机床结构简单、成本低等突出优点,是目前其他方法所无法比拟的,具有很好的可行性.这一原理和方法为弧齿锥齿轮的切削加工开创了一条全新的途径.     

Face-milling spiral bevel gear tooth surfaces by application of 5-axis CNC machine tool

In order to solve some common problems of CNC-machined spiral bevel gears such as small cutting strip width and poor surface quality, while milled by the ball-end, a machining method of face milling using a disk cutter with a concave end is presented. The research theories are based on the foundation of spiral bevel gears’ geometry structure. Firstly, a bigger diameter disk cutter with a concave end is selected. Then, change the setting order of cutter orientation angles. The functions of cutter tilt and yaw angle are separated, and tooth surfaces machined with big cutting strip width and no bottom land gouge can be expected. Since the cutter yaw angle, determined firstly by cutting contact point, positions in the tooth surface machine, the bottom land gouge interference can be avoided effectively. Then, the tilt angles of the gear pair, both side tooth surfaces, are determined by the theory of sculptured surfaces machined by the flat-end cutter, respectively. As a result, the improved cutting strip width and machining efficiency can be realized. Finally, feasibility of this method is verified through machining experiment and measurement of a spiral bevel gear pair.     

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。     

高阶椭圆锥齿轮齿形设计与加工

根据齿轮空间啮合原理,分析了范成法生成高阶椭圆锥齿轮齿廓过程中,范成刀具的空间走刀位置;建立了高阶椭圆锥齿轮齿廓的数学模型,推导出了高阶椭圆锥齿轮的齿面方程,得到了高阶椭圆锥齿轮副的虚拟实体及装配模型;探讨了采用五轴联动数控机床加工高阶椭圆锥齿轮的方法,通过高阶椭圆锥齿轮的加工与啮合试验,对高阶椭圆锥齿轮理论传动比与实际传动比进行了对比分析,验证了范成法生成高阶椭圆锥齿轮齿廓模型的正确性,以及采用五轴数控机床加工高阶椭圆锥齿轮的可行性。     

螺旋锥齿轮齿面离散点空间坐标及法矢的计算

根据螺旋锥齿轮的切齿加工方法和齿轮啮合原理,运用矢量运算的方法建立了大轮成形法加工和小轮刀倾法加工的理论齿面方程并规划了齿面计算网格点区域.运用Visual Studi0 2008编程环境,编写了理论齿面各离散点空间坐标及法矢的计算软件,通过该软件可计算得到螺旋锥齿轮理论齿面各离散点在齿轮坐标系中的坐标值和单位法矢.将得到的理论齿面坐标点及法矢导入到三坐标测量机中进行测量获得各离散点的齿形误差,然后将获得该理论齿面坐标点及法矢的参数输入到CNC3906齿轮测量中心进行齿形误差测量,获得齿面上各离散点的齿形误差.将两组齿形误差测量数据进行对比分析,论证了所开发的计算软件的正确性,为螺旋锥齿轮齿面偏差的测量以及螺旋锥齿轮数字化闭环制造提供了正确的理论齿面数据.     

等高齿干切工艺研究

随着螺旋锥齿轮加工机床、高速切削刀具的发展,螺旋锥齿轮干切加工技术得到了快速发展。通过CN等高齿产品干切加工过程试验,实现了等高齿干切加工工艺稳定应用。     

Research on global form deviations for spiral bevel gear based on latticed measurement

In order to improve the machining accuracy of spiral bevel gear,difference surface was adopted to characterize its global form deviations quantifiably and correct its deviations.The theoretical tooth s...     

对数螺旋锥齿轮建模优化与加工检测

为了提高对数螺旋锥齿轮三维精确模型的精确性和准确性,提出了基于MATLAB和Pro/E的对数螺旋锥齿轮离散化建模方法。首先,根据对数锥齿轮的形成原理建立齿面方程;然后,根据齿轮的具体参数计算齿面边界条件;接着利用MATLAB计算出齿面离散坐标点,将这些坐标点导入到三维建模软件Pro/E中,利用其逆向工程模块建立齿面的离散模型。以Pro/E为二次开发平台,运用C语言编程建立只需要输入相应参数即可自动完成锥齿轮创建的程序,为后续锥齿轮的静力学分析、动力学分析和齿面修形奠定了基础。     

基于Pro/E的弧齿锥齿轮参数化建模和仿真

根据弧齿锥齿轮加工原理,计算推导出弧齿锥齿轮节线方程,以节线方程曲线为齿向轨迹,从而保证齿宽方向齿形的准确性;在Pro/E环境下,介绍弧齿锥齿轮的参数化建模方法、装配、运动分析以及全局干涉检测等步骤,提高不同参数弧齿锥齿轮的三维建模效率,为数控加工中心加工弧齿锥齿轮提供准确的三维模型。