数控强力刮齿加工锥齿刀刃形计算

针对强力刮齿加工的锥齿刀刀具刃形设计困难的问题,提出了一种用于加工渐开线齿形的锥齿刮齿刀刃形计算方法.根据交错轴空间啮合理论,建立内齿圆柱齿轮强力刮齿加工数学模型,推导并求解啮合方程式,得到刮齿刀齿面方程;对设计有前角的刮齿刀刃口廓形进行计算,得到锥齿刮齿刀的法面刃口曲线方程;以一种加工内直齿圆柱齿轮的锥齿刮齿刀为例,通过刮齿刀展成运动包络出的齿形和运动仿真分析,检查刀具规避干涉的能力,验证了该锥齿刮齿刀的计算方法准确可行.     

基于坐标测量的准双曲面齿轮齿形精度控制

建立了表达准双面齿轮齿形精度的几何模型,计算分析了各加工误差独立存在时对准以面齿轮齿形精度影响的主次及相关性,利用齿面坐标测量值诊断齿轮加工参数误差,并确定误差补偿参数及其修正量。齿轮的补偿加工表明本方法可提高齿形加工精度。     

螺旋锥齿轮HFT法加工的反调修正方法

针对高精度螺旋锥齿轮制造的机床调整参数反调修正计算问题,基于机床、刀具结构与螺旋锥齿轮刀倾法加工原理,建立刀倾法加工的螺旋锥齿轮理论齿面方程、误差齿面方程和齿面法向误差的数学模型,给出全齿面法向误差曲面表达式。研究机床调整参数与全齿面法向误差的变化规律,建立机床调整参数与齿面误差关联规律,给出全齿面敏感系数矩阵和理论齿面法向误差的计算公式,使用序列二次规划法求得机床调整参数修正量最优解,以一套HFT制造工艺参数验证了提出的齿面反调修正方法的正确有效性。     

基于回归分析的准双曲面齿轮齿面误差修正

针对准双曲面齿轮齿面加工误差的机床加工参数调整修正问题,建立了基于刀倾半展成法(HFT)的齿面方程,给出了齿面离散化方法和齿面加工误差的表达式。基于机床加工参数对齿面误差的灵敏度系数进行推导,给出了现有齿面误差修正方法的数学模型,并指出其不足。在此基础上提出了基于回归分析的齿面误差修正方法,通过加工参数的灵敏度系数向量与实测齿面误差向量的线性相关性分析来选择变量,在选取较少的加工参数作为调整变量的同时,减少了各参数所需的调整量。实际齿轮的误差修正试验证明了该方法的上述优点以及误差修正的有效性,可为其他齿面误差修正问题提供了一定的借鉴。     

误差补偿技术在直廓环面蜗杆高精度加工中的应用

针对如何在普通滚齿机上低成本地提高直廓环面蜗杆加工精度的问题，通过采用三坐标测量机对实际齿面进步坐标测量，由所得的测量结果与理论的蜗杆齿面进行比较分析，找出机床加工参数的调整误差，根据所得机床调整参数误差并基于误差补偿原理修正机床调整参数，从而明显地提高了直廓环面蜗杆的加工精度，同时，在保证有充足测点的条件下，只需沿着工件表面的一条螺旋线进行测量，使可较为准确地诊断出机床加工参数的调整误差，从而提高了蜗杆的检测效率。     

数控内齿珩轮强力珩齿拓扑修形方法研究

在圆柱斜齿轮进行珩削修形加工时,通常采用专用的金刚石修整轮对珩磨轮的齿廓和齿向进行修整,因此,齿轮修形参数不同,所使用的金刚轮也不同。为了增加金刚石修整轮的通用性,降低修形齿轮加工成本,缩短齿轮研发周期,文章在已有研究的基础上提出了一种基于调整内齿珩轮强力珩齿机床各轴运动参数的方法来实现齿轮修形加工。根据各轴的运动关系,建立内齿珩轮强力珩齿机床加工齿轮的齿面数学模型;将机床的A、B、X轴的运动表示为具有Φ_(C_1)、L_Z 2个变量的高阶多项式函数,分析多项式系数对齿面法向偏差的影响;建立齿面法向偏差的目标函数,利用粒子群优化算法(particle swarm optimization,PSO)进行优化,得到机床的运动参数。仿真结果证明了该拓扑修形方法的有效性。     

减小螺旋锥齿轮齿面加工误差的参数修正方法

针对螺旋锥齿轮加工过程中因无法避免误差而导致齿面加工精度难以保证的问题，提出螺旋锥齿轮加工误差控制模型及加工参数修正方法。首先，基于实际加工中的刀具与工件相对位置与相对运动关系，依据坐标齐次变换与啮合原理，确定加工参数与加工曲面之间的函数关系，建立螺旋锥齿轮精确齿面模型；然后，计算实际加工齿面与理论齿面的法向距离，从而建立由加工参数驱动的齿面几何误差控制模型；接着，对加工参数进行敏感性分析，选取敏感性较高的加工参数作为误差补偿模型优化变量，以提高优化效率；最后，将齿面误差最小化问题转化为最小二乘法问题，基于改进的L-M算法进行求解，得到加工参数补偿量，以此对加工参数进行修正达到减小齿面加工误差的目的。采用一对由双重螺旋法磨削加工得到的螺旋锥齿轮副作为应用实例，对该方法进行实际加工验证，结果表明：加工参数调整后，螺旋锥齿轮齿面加工误差降低了65%以上，实际测量的齿面绝对误差均不超过0.005 mm,能够满足工程实际需求，证明该方法能够有效提升齿面加工精度。该方法可为螺旋锥齿轮乃至其他复杂曲面零件加工提供一种加工误差补偿思路。     

基于万能运动参数的弧齿锥齿轮建模方法

考虑到安装误差、机床空间几何误差等因素,以弧齿锥齿轮刀具几何参数、齿坯参数、机床加工参数为输入参数,将齿面误差作为检测目标,使用MATLAB编程求解齿面参数化方程,采用Newton迭代法进行齿面参数化,并在CATIA中构造光滑齿槽与齿坯实体进行布尔运算;提出一种新的基于万能运动概念的弧齿锥齿轮齿面三维建模方法,并通过建立1对弧齿锥齿轮副实体模型来验证。研究结果表明:提出的方法能快速完成齿面参数化,拟合后的齿面精度得到大幅提高。     

提高ZC1蜗杆制造精度的研究

在对ＺＣ１蜗杆齿面进行坐标测量的基础上,建立齿面偏差评价函数,按“最小区域”原则对蜗杆齿面轮廓度进行评价,根据评价结果将蜗杆的加工误差分析成蜗杆的安装位置误差和参数调整误差。并通过误差补偿对加工时的安装位置误差和参数调整误差进行修正,以期提高蜗杆的制造精度     

弧齿锥齿轮齿面的高精度修形方法

为了改善齿轮的啮合传动性能,提出基于Ease-off的弧齿锥齿轮齿面修形优化方法.通过预置齿轮副重合度、对称抛物线传动误差及接触椭圆参数,分别沿接触路径和啮合线对小轮齿面进行双向修形,获得目标齿面;建立最小二乘法优化模型,采用基于置信域策略的列文伯格-马夸尔特优化算法反求与目标齿面高精度逼近的小轮机床调整参数.算例表明,经过有限次迭代优化,可获得逼近目标齿面的一组机床调整参数,实现预置传动性能,且齿面偏差不大于2.0μm;齿轮副的设计重合度、传动误差幅值及接触椭圆参数对修形优化的迭代次数和精度有直接的影响.     

基于三坐标测量的螺旋锥齿轮检测关键技术

文章从齿面方程的建立、网格点的划分、网格点的测量及齿面误差修正方法等方面对螺旋锥齿轮检测的关键技术进行了研究,通过实验得出三坐标测量机测量螺旋锥齿轮齿面偏差与齿距累计误差,并对测量中的数据进行处理。结果表明:基于三坐标测量的螺旋锥齿轮检测的齿面偏差与齿距累积误差明显小于普通齿轮检测仪的测量结果,测量精度高,可为指导螺旋锥齿轮的齿面修正与机床参数修正提供依据。     

弧齿圆柱齿轮理想几何参数及其加工方法

在分析多种类似弧齿圆柱齿轮的几何形状参数与加工方法后,提出理想的弧齿圆柱齿轮的几何形状参数,分析弧齿齿轮副齿面的啮合特征,并通过对齿面方程和啮合线方程的图形化直观地表达两齿面的啮合状态,得到弧齿圆柱齿轮理想几何参数是：弧齿圆柱齿轮凸齿面与凹齿面弧线半径必须相等,在轮齿的不同径向截面上分度圆处的周向齿厚相等、周向槽宽相等、压力角相等.在此基础上,提出渐开线弧齿圆柱齿轮的加工方法与平行连杆式加工装置.     

拓扑修形斜齿轮齿面插齿修正

为了提高插齿刀精度和寿命并实现拓扑修形齿轮的加工,提出锥面砂轮轴向冲程点接触刃磨插齿刀及拓扑修形斜齿轮齿面插齿修正方法.首先根据啮合原理和磨削过程中砂轮和刀具之间的运动关系,建立插齿刀切削刃方程;然后通过修正砂轮齿形角、轴向廓形及展成运动,使重磨深度内切削刃误差最小.此外为提高刃磨效率,通过等粗糙度磨齿法,确定砂轮每次冲程的齿面径向位置及冲程总次数.根据切削刃方程,建立2自由度插齿模型;结合插齿齿面误差和给定的目标法向修形面,推导工件的实际插齿目标拓扑修形面,建立基于插齿刀刃形修正参数(砂轮压力角、轴向廓形及展成运动)和插齿运动修正参数(工件转角及插齿中心距)的齿面误差敏感性分析修正模型.通过优化算法求解各参数,实现了拓扑修形齿面插齿修正.     

二维数字化齿面加工误差分析

针对二维数字化齿面几何特征及加工特点，建立一个基于表面测量的离散阵列式齿面加工误差分析模型；提出实测齿面与理论齿面间匹配规则，找到真实的加工误差分布；设计4种不同算法，计算得到齿面各点加工误差；运用统计理论，对各齿面误差均衡，并以之为加工误差补偿预测值；实例验证了本文方法的正确性。     

内花键齿形定位锥度心轴提高齿轮加工精度的实践

齿轮的加工精度涉及到多方面的因素,其加工误差主要来源于机床、夹具、刀具、齿坯等整个工艺系统以及加工中的调整过程产生的误差。本文就如何通过内花键齿形定位锥度心轴提高齿轮加工精度的实践措施进行了论述.     

平面刀具数控加工面齿轮与齿面偏差分析

为了面齿轮的切削、磨削刀具通用化,研究了格林森平面刀具加工面齿轮的数控方法。在获得平面刀具理论运动规律的基础上,简述了格林森数控机床系统的运动自由度,建立了数控系统的坐标系,通过坐标变换、运动等价要求及啮合方程建立了数控系统的运动规律和面齿轮数控加工模型,为降低原理性和数控齿面综合偏差,进一步建立了减小齿面误差的敏感矩阵模型,以修正机床运动规律。齿面仿真结果表明算例中平面刀具加工面齿轮的原理性误为-1.052mm,相对平面刀具的理论加工方法,数控加工齿面偏差为-12.77μm,修正机床运动规律后,综合齿面偏差降低到了-626.3μm.因此应用敏感矩阵法有利于降低平面刀具加工面齿轮的综合齿面误差和优化机床运动规律。     

直齿锥齿轮齿形加工精度的研究

研究了刨齿机可调参数对直齿锥齿轮齿形加工精度的影响规律。通过分析齿形加工误差产生的原因，对滚切比、摇台摆角等调整参数进行了重新计算与比较，试切结果表明，齿形加工精度有明显提高，并达到使用要求。     

高速高精度电子齿轮箱自抗扰控制研究

针对展成法加工齿轮切削力呈周期性变化引起刀具与工件的相对位姿偏差,导致工件齿轮加工误差的问题,文章提出一种基于自抗扰控制(active disturbance rejection control, ADRC)的主从式电子齿轮箱(electronic gearbox, EGB)控制方法。首先,分析滚齿加工过程中机床各运动轴之间的联动关系,建立斜齿轮加工运动控制数学模型,确立主从式EGB结构模型;其次,建立EGB中各轴跟踪误差与工件齿轮齿廓偏差、齿距偏差和螺旋线偏差之间的数学关系,采用交叉耦合控制(cross-coupling control, CCC)补偿方式求解出各运动轴的补偿量,对从动轴进行补偿;然后,构建基于传统比例积分微分(proportional integral derivative, PID)控制和扩张状态观测器(extended state observer, ESO)的ADRC-EGB,评估EGB从动轴所受的干扰并进行补偿,提高其同步精度和鲁棒性。最后,在开放式实时半实物仿真平台开展滚齿加工运动模拟实验。结果表明该EGB控制结构相较于传统EGB具有更高的同步控制精度和抗...     

加工圆柱斜齿肋形铣刀齿形设计

建立了斜齿圆柱齿轮侧面及齿根面的直角坐标方程式,应用矢量法确定盘形铣刀齿刃与轮齿侧面及齿根面接触线上各点的参数值。并编制设计程序框图,从而实现了加工斜齿圆柱齿轮盘形铣刀与齿形的计算机设计。     

一种零耦合滚齿全误差模型及其预测方法

为了降低滚齿全误差模型的求解难度,建立了机床误差模型与工件加工精度之间的映射关系,同时对滚齿加工误差进行准确辨识与预测,提出了一种将滚齿全误差模型分解为两个完全独立的子模型并进行协同计算的方法,可以提高滚齿全误差模型在误差辨识、预测中的可操作性。利用齐次坐标变换建立机床误差传递模型,依据共轭曲面的空间啮合特性,对滚齿加工理论齿廓进行了精确计算。利用齿廓误差的折算方法,将机床误差参量折算成齿廓误差,从而得到实际加工齿廓,通过对比,即可得到齿形、齿向、齿距等误差值,从而建立起了机床各误差参量与齿轮加工误差之间的完整映射关系。进一步在滚刀存在偏心的情况下进行直齿滚切实验,并将齿轮检测结果与文中模型的预测结果进行对比,表明该模型的计算结果与检测结果高度契合(相对误差≤5%),充分说明了该模型的正确性与实用性。滚齿加工误差的准确辨识与预测也使滚齿加工虚拟化成为可能,为构建机床信息物理系统模型和实现预测式制造提供了重要的技术支撑。