外啮合高阶分段变性椭圆齿轮虚拟插削与分析

为了探索节曲线内凹的高阶分段变性椭圆(斜)齿轮插削方法,基于外啮合非圆齿轮的运动特征和节曲线规律,建立高阶分段变性椭圆直齿轮展成插削加工数学模型和插齿刀数学模型;利用计算机技术对高阶分段变性椭圆节曲线凹凸性和凹凸部最小半径进行校验;构建直齿高阶分段变性椭圆齿轮齿坯等极角、齿坯等弧长和齿坯等转角插削方案,设计斜齿高阶分段变性椭圆轮的齿坯和插齿刀附加运动,利用Solidworks二次开发功能进行仿真加工。虚拟插削结果表明节曲线内凹的高阶分段变性椭圆(斜)齿轮能采用上述方法进行插削,相同插削效率下,等弧长插削出的高阶分段变性椭圆齿轮齿廓精度一致,其余插削方案各齿廓精度有差异;斜齿轮插削附加运动对齿向精度无影响。     

基于五轴加工中心的弧齿锥齿轮刀倾法研究

分别建立了刀倾型弧齿锥齿轮铣齿机和双转台五轴加工中心的运动学模型,进行运动转换求解时,选择原点和z轴分别与齿坯设计交叉点和齿坯轴线重合的坐标系作为描述运动的基础坐标系,调整两类机床的基础坐标系使其相对于各自的齿坯和刀盘分别具有相同的位姿,从而建立两类机床运动模型之间的联系.将刀盘相对于基础坐标系的位姿与齿坯相对于基础坐标系的转速分开求解,根据等效转化的原则求解五轴加工中心的各轴运动;根据挂轮滚比计算出产形轮与被切制齿轮的速比.实现了切齿运动由刀倾型弧齿锥齿轮铣齿机向五轴加工中心的实时转换,因而可以用五轴加工中心切制出与刀倾型弧齿锥齿轮铣齿机切制的齿型一致的齿轮,VERICUT切齿仿真得到的齿型证明了这一点.     

旋转插补原理研究

提出基于旋转进给速度的数控插补原理和方法．基于五轴数控加工的运动的分析，提出了旋转插补及相关的概念，讨论了线性进给速度与旋转进给速度之间的关系，针对参数曲线，建立了沿曲线的角弧长导数与旋转进给速度之间的关系，基于泰勒级数展开构建了参数曲线的旋转插补方法及算法．     

非圆齿轮齿距误差分析研究

根据非圆齿轮滚切加工模型,分别推导了工件转角误差和齿条水平移动量误差作用下非圆齿轮齿距偏差和齿距累积误差的表达式,给出了考虑上述误差影响时非圆齿轮齿距偏差和齿距累积误差的计算方法.分别得到了工件转角误差和齿条水平移动量误差与非圆齿轮齿距偏差和齿距累积误差的关联规律.对椭圆齿轮实例计算表明:工件转角误差和齿条水平移动量误差对最小曲率半径附近的齿距偏差影响最大,所有齿距累积误差和为零,节曲线的等高线可代替节曲线来测量非圆齿轮齿距的齿距角误差.     

NURBS曲线插补的离散比例积分器速度规划算法

传统NURBS(Non-uniform rational B-spline,NURBS)曲线插补算法忽略了弧长与曲线的参数关系,造成无法在线对速度进行实时调节,针对这个问题,该文提出一种NURBS曲线插补的离散比例积分器速度规划算法.该方法分2个步骤实现速度规划:①使用数值方法计算NURBS曲线弧长及给定速度的运行时间;二、使用具有加减速的对称性和信号转换功能的离散比例积分器,完成对NURBS曲线插补的在线速度规划.在离散比例积分器的速度规划方法中,起始段、结束段的轨迹速度能够得到实时控制,系统以不超过机床要求的加速度运行.实验结果表明,该文速度规划算法能有效地满足系统约束,保证机床平稳运行.另外,相较于其他算法,该文算法在插补精度、插补实时性及速度波动率性能方面优于现有方法,说明该文方法的有效性和先进性.     

NURBS曲线机床动力学特性自适应直接插补

提出了一种具有机床动力学自适应能力与曲线前瞻控制能力的NURBS曲线插补算法．算法通过分析加工曲线的几何特征与机床的动态特性,获取曲线插补的前瞻控制信息;并用于指导实时插补．整个插补分两个阶段,首先通过曲线性态与机床特性,运用遗传算法,获取曲线中特殊点的信息,作为曲线插补的前瞻控制信息;然后依据此信息,在实时插补中对插补速度进行校验调整,实现高速曲线插补．该算法较目前同类算法有三个优点：具有机床适应性,能在不同的机床上均可加工出高质量的工件;加工轮廓精度高,进给速度可随曲线曲率自适应调整,保证了插补的轮廓精度;速度波动小,既保证了加工件的表面质量,又避免对机床造成过量冲击．     

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...     

数控锥齿轮铣齿机的滚切修正

在普通数控铣齿机上采用滚切修正法也称变性法加工工件,改变已往的摇台与工件以固定的滚比运动,而使摇台与工件之间实时变化的滚比作滚切,加工出的工件接触区有了很大的改善,从而对减少齿轮的啮合噪音,提高齿轮使用寿命,起到了很好的效果。     

凸节曲线非圆齿轮蜗杆砂轮磨削加工方法

针对非圆齿轮精加工难题,提出了一种凸节曲线非圆齿轮蜗杆砂轮磨削方法。将蜗杆砂轮简化为齿条刀,建立齿条刀展成加工凸节曲线非圆齿轮的运动数学模型。根据数控蜗杆砂轮磨齿机结构及展成加工原理,进行机床电子齿轮箱规划,确定主动轴与跟随轴,并利用等弧长加工原理推导出机床同步轴间的同步系数,建立磨削加工联动模型。最后,给出了蜗杆砂轮与非圆齿轮的手动对刀方法,并对蜗杆砂轮安装角、轴向位置及沿齿轮轴向位置参数进行调整。     

JZ—1机器人轨迹插补及控制算法

结合实际研制的工业浇注机器人ＪＺ－１,详细分析讨论了机器人点到点的运行控制方法,以及在连续轨迹运行时关于直线插补及园弧插补的算法。由于点至点运行的高速性,必须引入加减速度。使用４－１－４多项式分３段对点到点的运动进行逼近。由于浇注的特殊性,园弧是以末端勺口为中心的轨迹,其插补算法有别于通用园弧插补。同时还给出了控制流程。     

基于Gauss-Legendre求积的参数曲线实时插补

提出一种基于Gauss-Legendre求积和多项式插值的复杂参数曲线（包括高次多项式曲线、Bezier曲线、B样条曲线、NURBS曲线等）实时插补算法。该算法分插补预处理和实时插补两大部分，首先通过auss-Legendre求积公式计算曲线的弧长，然后将曲线按参数范围等分成若干区间，建立等分点参数值与弧长的对应表，再按多项式插值的方法计算各插补周期末的曲线参数值。文中还对曲线插补中进给速度平滑控制和减速点参数值的预测作了详细分析。对扩充数控系统的轨迹控制功能，简化零件程序，提高加工精度具有重要的意义。     

插齿装置在滚齿机上的设计

本文提出了在大型滚齿机上设计专用工装插削大直径内齿轮的加工原理及其装置.对插齿装置进行研究和应用,并与传统加工方法进行比较.     

圆锥曲线的角度逼近插补方法研究

根据角度逼近法圆弧插补原理，提出了椭圆弧、双曲线、抛物线（统称圆锥曲线）的角度逼近数控插补法，通过数学方法分别导出椭圆弧、双曲线、抛物线的插补递推公式，得到了简便的插补运算算法及程序，为数控机床提供了加工圆锥曲线的方法，并拓宽了CNC系统的插补功能。     

计算机辅助工程以弧长为参数的连续插值曲线的生成

通过在给定插值点处的曲率,从曲线曲率的线性插值角度出发,以弧长为参数,用插值方法构造曲线的线性曲率生成曲线。为了使曲线整体达到连续,在两点之间插入一个自由点,在该两点和自由点之间构造分段线性曲率,在给出满足插值的型值点和满足端点曲率的情况下,以弧长为参数找到一条适合条件的连续的几何样条曲线,并给出其求数值解的方法。     

大型数控滚齿机热误差补偿建模

针对某大型数控滚齿机,提出滚刀与工件主轴中心距热误差计算新模型,建立热误差实验检测系统,进行热误差与温度的关系实验;在此基础上,采用模糊聚类与多元线性回归法建立滚刀与工件主轴中心距热误差补偿模型;将补偿模型与实验数据进行对比分析,揭示滚齿机热误差规律,得到热误差随加工温度变化曲线。研究结果表明:经热误差理论、实验及补偿模型值比较,三者热相对误差均低于5%,验证了所建立热误差补偿模型的正确性与有效性,表明该热误差补偿模型精度高,实用性及鲁棒性强,可为滚齿机热误差预测、控制及实时补偿提供有益参考与指导。     

等基圆锥齿轮的齿面几何与修形分析

以数控加工理论为基础,阐述了等基圆锥齿轮的基本原理,提出了指状铣刀仿形加工等基圆曲线齿锥齿轮的齿线和齿廓修形方法;确定了加工等基圆锥齿轮的指状铣刀的设计原则和设计参数;导出了计入齿线和齿廓修形的齿面方程和齿根过渡曲面方程·等基圆锥齿轮的齿线是一条特殊曲线,其凹凸方向与传统曲线齿锥齿轮齿线的凹凸方向相反,必须采用数控方法加工;通过铣刀廓线修形可实现齿轮齿廓修形,沿理论齿线的法向移动刀具可实现齿线修形;通过齿线和齿廓组合修形实现齿面修形·为齿面曲率分析、啮合分析及强度计算奠定了基础·     

一类参数曲线的积累平均弧长参数化方法

通过用指定方法及约束准则进行局部插值, 为高效求解采用从局部传递到整体的思想, 给出积累平均弧长参数化法的一般框架, 并在该框架下给出3种具体的积累平均弧长参数化法及相应的数值算法. 积累平均弧长参数化法的目标是降低传统方法求得的曲线关于光顺性的目标函数值, 并使方法具有可根据设计者需求生成满足条件曲线的灵活性. 实例验算表明: 在同一约束准则下, 该方法求得的全局插值曲线的目标函数值小于弦长参数化和向心参数化所对应的目标函数值.     

数控滚齿机的对刀计算

针对六轴四联动滚齿机，在确定滚齿机坐标系的基础上，分析了各种齿轮加工的对刀及计算，为自动编程系统中运算库的建立提供了理论依据．