用圆螺旋面表示一般螺旋面的近似方法

螺旋面是由一条曲线绕一条轴作螺旋运动得到的。如果一个回转面绕给定轴作螺旋运动,那末由它形成的包络曲面是螺旋面。这就是用成型铣刀加工螺旋面的理论。本文提出用圆的螺旋面表示一般螺旋面的一种近似方法。采用这种方法,对给定的一个螺旋面,可以找到无数个圆螺旋面和它的底圆柱相切,并且和给定的螺旋面有三条公共的螺旋线。本文给出证明和求法。根据实际情况,可以再增加条件使圆螺旋面完全确定。这个方法来源于生产实践。由于上海汽轮机厂工人旋风切削出一个比较复杂的螺旋面,促使我们做理论上的分析。该厂工人、技术员和数学系部分师生一起提出了这个方法,把它用到更多的螺旋面。在此基础上,又使加工工艺提高到新的水平。     

等基圆锥齿轮的齿面曲率分析

以数控加工技术和等基圆曲线齿锥齿轮理论为基础,导出了考虑齿线修形时,仿形加工等基圆锥齿轮的指状铣刀中心轨迹方程;确定了考虑齿廓修形时指状铣刀的廓线方程;导出了铣刀回转曲面的主曲率、主方向和任意方向的法曲率;按共轭曲面理论,由刀具曲面的几何结构和刀具与轮坯的相对运动,确定了被加工齿面的法矢、主方向、主曲率和任意方向的法曲率·为齿面啮合分析、修形设计及强度计算奠定了基础·     

渐开线齿轮滚刀的铲磨

本文讨论渐开线齿轮滚刀的铲磨问题。严格地说,渐开线齿轮滚刀的基本蜗杆曲面应是渐开线螺旋面,其轴断面内的截线是一条中凸的曲线。但是这种螺旋面不可能用现有的铲齿机床加工出来,所以工程上常用轴断面截线为直母线的螺旋面来代替。在铲齿工序中,铲刀刃口具有一个径向运动,同时毛坯和铲刀作相对螺旋运动切出螺旋面.而在铲磨中,刀齿侧面为砂轮的包络曲面,这是两种工序的基本区别。本文证明了在铲磨中不可能获得准确的螺旋面.因为在铲磨情况下,标准后隙面的共轭曲面为一柱面,不可能用一个回转的砂轮曲面来代替.所以铲磨加工只能得到近似的曲面。毫无疑问,影响铲磨误差的主要因素在于砂轮与滚刀之间的接触线的位置和形状。这一因素中的最佳状况为,接触线位于后隙面上的水平直母线附近。这一直母线也即铲齿时的铲刀片刃口直线。于是就提出了这样的问题:如何找到砂轮轴线在空间的最佳位置以满足这一条件。设想一个单叶双曲面和滚刀螺旋面相交,交线之一为公共直母线。一般地说,两曲面之间必存在有另一交线。两交线之间为两个曲面的干涉区。改变单叶双曲面轴线的空间位置并调整其参数,可以使干涉区减为最小。当干涉区域缩到足够小时,这两个曲面可以认为是近似地沿直母线相切,这样最佳砂轮轴线位置就可以确定了。与铲磨精度有关的另一重要因素是滚刀后隙面上的包络区和成形区的分界。在铲磨中,砂轮的径向运动常受到限制,这是因为当其运动到某一位置时,在砂轮外圆和第二刀齿刃口之间会发生干涉。这一位置是砂轮运动的最终位置。这时,留在滚刀后隙面上的剩余区域是成形区。成形区保留了砂轮原有的形状,所以完全失去了所需的精度。就这一问题,本文也作了一些讨论。     

基于无瞬心包络法的偏心螺杆成型铣刀研究

根据偏心螺杆的形状和特征参数,建立了偏心螺杆的螺旋曲面方程;基于无瞬心包络法,从成型铣刀与偏心螺杆的相对运动关系出发,依据成型铣刀与螺杆的啮合条件,建立其接触线方程.由接触线围绕铣刀轴线回转形成回转面的轴向截形,推导出铣刀刀刃的廓形方程.进一步分析了成型铣刀用钝重磨后引起加工误差的原因,以阿基米德螺线为基础建立铣刀的齿背曲线方程,得到具有恒定后角的铣刀廓形方程.仿真结果表明,成型铣刀的廓形与偏心螺杆螺旋曲面吻合良好,设计的成型铣刀廓形方程符合加工要求.     

指形铣刀基于刀倾法数控加工准双曲面齿轮

为了解决盘铣刀铣削重型准双曲面齿轮的经济性差、对机床要求高等问题,提出了采用指形铣刀基于刀倾法数控加工准双曲齿轮的方法。建立了准双曲面齿轮盘铣刀刀倾法加工和数控加工的数学模型,研究了齿面展成运动的等效转换方法。提出将指形铣刀安装在虚拟盘铣刀上,用数控轴控制指形铣刀的运动代替盘铣刀刀齿的有效切削运动,确定了指形铣刀通过有序圆弧插补来展成齿面。通过准双曲面小轮的数控加工仿真,验证了本方法的可行性。     

圆弧曲面加工铣削力预报解析模型

为了控制在多轴机床上对圆弧曲面进行精确的铣削加工,建立了铣削力解析模型。在加工过程中为了保证加工的精度,铣刀与被加工表面之间保持垂直,这就造成了瞬时未变形切屑厚度在铣刀轴线方向上是一个变量。因此圆弧曲面铣削加工是一个动态切削过程。将铣刀沿轴线方向划分成若干微段,每个微段的切削看作一个稳态切削,根据已有的稳态过程铣削力模型,可以得到在每个微段上单位铣削力模型,然后沿轴线方向积分得到圆弧曲面铣削加工铣削力解析模型。通过实验,验证了该模型的有效性。     

木地板企口铣刀的廓形设计算法

研究了共轭曲面法在木地板企口铣刀廓形设计中的应用,根据木地板组合企口铣刀的结构特点,提出了应用共轭曲面的方法进行刀齿廓形设计。并根据工件截形应用坐标变换原理、铣刀切削机构学原理,以及微分几何中的共轭曲面理论推导出木地板企口铣刀廓形的曲线方程。     

螺杆压缩机任意型线的铣刀数值计算法

本文对用离散点形式给出的螺杆转子端面型线,给出了一种求铣刀刃形的数值计算方法。利用铣刀回转曲面与螺杆螺旋齿面相切的原理,导出它们的接触方程。借助三次样条光顺函数的导数,解出接触方程,从而求得铣刀刃形。     

线接触端曲面齿轮齿面的接触算法

为了研究线接触端曲面齿轮副的齿面接触特性,建立了端曲面齿轮副的传动坐标系,推导出齿轮副的瞬时回转轴及瞬轴面.应用齿廓啮合基本定理,从几何学的角度提出了线接触端曲面齿轮副齿面接触算法,求解出齿轮副的齿面接触印痕与齿廓点.根据齿轮副齿面接触分析结果,确定了端曲面齿轮齿面的修形位置.通过齿轮副对滚实验,验证了线接触端曲面齿轮齿面接触算法的正确性.     

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·     

螺杆转子成形磨削中砂轮截形的计算

针对螺杆转子成形磨削中端面截形为离散点数据的情况,应用空间啮合原理建立了螺杆转子齿面加工的数学模型,推导了砂轮回转面和转子螺旋面之间的接触条件式,综合运用三次参数样条函数法、追赶法和fsolve函数,利用MATLAB软件编程计算出了砂轮轴向截形,为砂轮数控修整程序的编制提供了有效数据。     

复杂螺旋曲面铣削加工的几何特性分析

针对现有加工方法受加工曲面复杂性影响的局限性 ,通过引进刀具的侧倾角参数 ,讨论了一般位置下的成型盘铣刀加工螺旋曲面的铣削加工法 ,分析了刀具与工件作共轭运动时的接触点轨迹的几何特性 ,并给出了一般位置下的成型盘铣刀加工的计算公式和成型刀加工中产生干涉的一个判别方法。从而扩大了成型盘铣刀加工螺旋曲面的种类 ,避免刀具与工件的干涉现象 ,克服了现有成型刀加工方法的局限性 ;同时为五坐标数控加工螺旋曲面提供了合理的接触点轨迹 ,提高螺旋曲面加工的精度。并通过实例说明了这一方法的合理性和有效性。     

关于等螺距铣刀设计制造原理及相关模型研究

给出了在给定特种回转铣刀回转角速度的前提下,加工等螺距螺旋沟槽的径向进给速度公式,进而给出相应螺旋刃口的设计的通用公式和轴向进给公式,为加工回转铣刀提供了参考,还将这些通式应用到多种具体回转面刀具之中,因而可供这类沟槽的回转铣刀的研制参考。     

对数螺旋线齿锥齿轮齿面的形成及传动原理(Ⅲ)

利用空间双参数曲面族包络理论推导了对数螺旋线齿锥齿轮的共轭齿面方程,在此基础上详细分析了对数螺旋线齿锥齿轮齿轮副啮合过程中齿面上的啮合线和接触线,并借助将曲面接触问题转化为曲线接触问题的研究方式,对齿轮齿面形状、特性等进行了充分的论证,研究和分析结果表明:对数螺旋线齿锥齿轮的共轭齿面也为对数螺旋曲面,从而进一步证明了该种新型齿轮传动应用于工程实际的可能性.     

汽轮机长叶片型面双刀加工刀位轨迹优化算法

为改善汽轮机长叶片型面加工中的变形问题,提出了2种优化目标下的叶片型面双铣刀对刀加工刀位轨迹规划算法。首先建立了牛鼻刀的切削力与切削参数、刀具姿态的关系模型,在此基础上分别以最小径向切削合力和最小切削合力矩为优化目标计算了2把铣刀的切削刀位点和刀具姿态。采用有限元分析方法对比了传统单铣刀切削加工路径、未优化双刀切削加工路径和2种双铣刀切削加工路径下的叶片加工变形情况,结果显示:在一组给定的常用切削参数下,径向切削合力优化轨迹算法和切削合力矩优化轨迹算法可分别将叶片的平均加工变形减小约31%和55%;沿优化后的双刀切削加工路径加工能够有效改善叶片整体受力情况,减小叶片的加工变形,提高加工精度和效率。     

新型分屑槽等螺旋角指形铣刀的研究

目前,大模数齿轮还主要是应用指形铣刀进行加工的。生产中常用的是直槽指形铣刀,其生产效率和刀具耐用度均很低。等螺旋角指形铣刀克服了直槽指形铣刀的弊病,切削性能有了明显的提高。但因切屑薄而长,不利于进一步提高刀具切削性能。本文针对此情况研制成功一种新型分屑槽等螺旋角指形铣刀。它是在普通等螺旋角指形铣刀的刀齿上按一定规律加工出分屑槽,使其成为具有间断切削刃的指形铣刀。 新型指形铣刀刀齿上的分屑槽是按多头螺旋线有规律排列的。当第一个刀齿切削过后,其分屑槽在工件加工表面上残留着的部分金属分别被后面几个刀齿切除。…     

螺旋锥齿轮空间曲面NC加工插补误差分析

基于空间曲面共轭原理，建立螺旋锥齿轮的齿面矢量方程，由空间坐标系的变换，确定出刀具相对工件的位置和姿态，实现刀具与工件的相对运动，在综合考虑齿面形状、刀具形态及机床结构等因素的基础上，分析了五坐标螺旋锥齿轮面NC过程插补误差，建立考虑齿面NC插补误差的螺旋齿轮数控加工方法，计算结果与加工实验结果基本一致。     

用密切曲率法加工自由曲面及刀位轨迹的排列

采用中凹的盘形铣刀取代传统的球头铣刀，在第五行程中让刀具运动形成的包络面与被加工表面之间在垂直于进给方向的法截面中达到三阶密切，从而大幅度减少了走刀次数，增加了切削宽度，提高了加工效率，文中给出了边界不受限制的单张曲面的刀位及刀具轨迹的计算方法。     

超密齿面铣刀的铣削力波动特性及其影响

提出了一种超密齿面铣刀概念,并推导了x和y方向的铣削力计算模型,分析了超密齿刀具铣削力及其波动规律.结果显示:随刀具的转动铣削力呈锯齿状变化,x向铣削力波动呈现两个山峰状,在三齿同时参与切削时波动最小.y向铣削力波动随初始切入角的增大先增大后减小,对比发现超密齿刀具铣削力波动远小于疏齿刀具.提出用单位体积材料所需切向铣削力大小来评价超密齿刀具和疏齿刀具性能.通过超密齿面铣刀的铣削实验验证了铣削力计算模型,并发现铣削力波动是影响工件表面粗糙度的因素之一,同时也反映出超密齿刀具的加工优越性.     

用密切曲率法加工自由曲面及其刀位轨迹的排列

采用中凹的盘形铣刀取代传统的球头铣刀，在每一行程中让刀具运动形成的包络面与被加工表面之间在垂直于进给方向的法截面中达到三阶密切，从而大幅度减少了走刀次数，增加了切削宽度，提高了加工效率．文中给出了边界不受限制的单张曲面的刀位及刀具轨迹的计算方法．