圆柱齿轮滚齿切削力的预测

切削力是滚齿工艺参数优化、刀具磨损预测和机床设计的重要依据. 针对圆柱齿轮滚齿加工,提出了一种基于实体建模技术的切削过程几何仿真方法,实现了未变形切屑的准确提取,进而计算出未变形切屑厚度. 基于微分离散思想,将滚刀刀齿切削刃离散成一系列微元切削刃,采用Kienzle-Victor力模型,建立微元切削力模型,进而构建整体滚刀切削力模型. 结合Kistler 9123C旋转测力仪和DMU50五轴立式加工中心进行滚齿切削力测量试验,试验结果表明,预测的滚削力在幅值和变化趋势上与试验测量结果吻合良好,验证了该滚削力预测方法的有效性.     

基于四轴联动立式加工中心的非圆齿轮滚齿系统

非圆齿轮节曲线的曲率半径为变量，要求加工非圆齿轮时必须使刀具在切齿的同时，相对齿坯回转中心作特定规律的径向移动。在对数控滚切非圆齿轮所必需的4种控制运动进行分析计算的基础上，建立了基于四轴联动立式加工中心的非圆齿轮滚齿加工的联立数学模型，提出了在通用性较强的加工中心上滚切非圆齿轮的实施方案，为非圆齿轮的数控加工探索了一条新的途径。     

微小型单头错齿滚刀滚齿切削过程建模与仿真

根据空间齿轮啮合原理,建立了微小型新结构齿轮滚刀-单头错齿滚刀的滚齿过程数学模型;以单个齿槽为研究对象,借助CAD环境的布尔运算功能,仿真了滚刀每个刀齿在其展成位置处产生的未变形切屑的实体几何形状以及瞬时齿槽的实体几何形状;将CAD环境中产生的瞬时齿槽导入DEFORM-3D,仿真了典型刀齿滚切齿轮齿槽时的切屑形成和流动机理,得到了每一瞬时刀齿与齿坯上的等效应力分布图.      

基于电子齿轮箱非圆齿轮齿距误差补偿研究

文章针对非圆齿轮滚齿加工难以获得较高精度的问题,对非圆齿轮滚齿加工误差及其补偿方法进行研究。推导非圆齿轮滚齿加工数学模型,构建非圆齿轮滚齿加工电子齿轮箱运动控制模型,并从几何角度分析推导电子齿轮箱展成控制误差所引起的非圆齿轮齿距误差;根据构建的非圆齿轮齿距误差关系式,建立电子齿轮箱非圆齿轮齿距误差补偿控制器,添加到电子齿轮箱运动控制模型中,并通过仿真实验分析对比补偿前、后的控制效果。研究结果表明,该文方法能够有效地降低非圆齿轮齿距误差。     

非圆斜齿轮滚切加工的联动控制模型

分析了传统滚齿机不宜加工非圆斜齿轮的原因，并针对用数控滚齿机滚切加工非圆斜齿轮的动轴线变传动比的复杂运动几何关系，综合运用螺旋齿啮合原理和工具斜齿条法，设计出非圆斜齿轮滚切加工的2种CNC联动控制方案，经推证它们是四坐标联动；同时设计出非圆斜齿轮滚切加工CNC联动控制的一般原理图．     

滚齿切削厚度仿真计算

为了解决滚切力模型在应用中瞬时几何边界参数的提取问题,提出一种基于三维实体造型技术的滚齿切削厚度仿真计算方法.该方法考虑未变形切屑是滚刀扫掠几何实体与工件几何实体的交集,包含几何边界条件信息.首先通过布尔减运算得到未变形切屑,然后通过瞬时刀齿前刀面与切屑几何实体进行求交运算,得到包含切削范围信息的由样条曲线所构造成的CWE(cutter/workpiece engagement),进而在其上进行切削厚度的提取.该方法的实现为动态滚切力的精确预测奠定了基础.     

非圆齿轮滚齿加工的一种自动对刀方法

对刀是非圆齿轮滚齿加工时的关键工序.针对传统对刀方法依靠人工利用对刀规对刀,费时费力的问题,提出一种新的自动对刀方法.自动对刀原理是在滚刀轴和工件轴上各加装一光电编码器,合理设置各轴光电编码器零位信号与各自的机械零位重合.当两轴上的编码器同时到达零位时,对刀完成.粗精定位相结合,可实现非圆齿轮滚齿加工时的精确自动重复对刀.经加工实证,该方法能显著提高对刀的精度和效率,从而大大提高非圆齿轮的加工精度,减少废品率.     

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.     

滚齿加工中滚刀的合理使用

在滚齿加工中,滚刀的制造精度、安装误差、重磨误差对齿轮加工精度有很大影响,这就要求我们在滚齿加工中合理地使用滚刀．控制滚刀在滚切齿轮时造成的齿轮加工误差,提高齿轮加工质量。     

阶数和偏心率对椭圆齿轮滚齿加工运动特性的影响

根据非圆齿轮滚切加工的速度联动关系,推导了其加速度方程;根据速度和加速度方程,以椭圆齿轮为例研究了其运动特性;利用Matlab软件获得椭圆齿轮加工时的滚刀和工件的速度和加速度曲线,并通过比较函数曲线分析阶数和偏心率对其运动特性的影响.研究结果表明:在一定范围内,阶数和偏心率越小,齿轮加工越精确.     

非圆齿轮齿廓数值计算的研究

提出了一种简单准确的非圆齿轮齿廓的数值算法．该方法从齿廓形成原理和过程出发，将非圆齿轮齿廓的计算转化成了求非圆齿轮节曲线的法向等距线和插齿刀齿廓的交点过程，因此只需要给出非圆齿轮节曲线、插齿刀参数和插齿数据，就可以非常迅速准确地计算出非圆齿轮，其中包括齿顶、工作齿廓、过渡曲线和齿根曲线的全部齿廓数据．同时，它还可以检查非圆齿轮是否发生根切或齿顶变尖等设计缺陷，为非圆齿轮的测量和线切割加工提供了准确的齿廓曲线数据．目前，该方法已经成功地应用于非圆齿轮齿廓线切割的加工中，并取得了良好的效益．     

滚刀安装角的计算

通过对滚齿加工中滚刀安装角的分析，提出了用标准滚刀滚切标准齿轮、短齿圆柱齿轮及变位齿轮滚刀安装角的公式。并分析了滚刀安装角误差对被加工齿轮齿形精度的影响，经实践验证本公式在提高齿形精度方面取得了预期效果。     

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。     

“对角线”滚齿机

齿轮加工机床中,滚齿机占有很大的比重,提高滚齿机的生产率,在国民经济中具有重大的意义。滚齿机的生产率,多受滚刀耐用度的限制,因此提高滚刀的耐用度是齿轮制造中的迫切任务。 滚铣齿轮过程中,滚刀上参加切削的刀齿不多。而且刀齿的负荷及磨损极不均匀。(图1a)滚刀的耐用度决定于其中磨损最大的一个齿。充分利用滚刀全部刀齿的切削刀和使刀齿负荷均匀分配,是提高滚刀耐用度的重要途径。     

实体滚切中硬齿面齿轮滚削力的测试研究

滚齿机上实体滚切中硬齿面齿轮是当前具有重大经济意义的一项加工技术。本文介绍了对硬度为HRC36～46(HB332～436)中硬齿面齿轮滚削力的测试结果,分析了各项切削条件变化对滚削力的影响,指出:HRC36～46中硬齿面齿轮的滚削力一般低于同材质软齿面齿轮的滚剖力,在此范围内,不同硬度齿面齿轮滚削力的变化幅度不大,但是,中硬齿面齿轮滚削力的梯度值大大超过同材质软齿面齿轮滚削力的梯度值,因此,滚切中硬齿面齿轮时更应注意滚齿过程的动载特性。测试结果表明:在合理的削切条件下,在普通滚齿机上实体滚切中硬齿面齿轮是完全可能的。     

外啮合非圆齿轮加工模型及根切特性研究

根据范成法加工外啮合非圆齿轮时刀具和齿轮节曲线间的位置关系,提出了插齿加工的数学模型.在分析范成加工外啮合非圆齿轮不根切的模数、偏心率取值范围的基础上,根据所建模型将加工外啮合非圆齿轮的范成过程用计算机进行了动态图形仿真.根据仿真图形结果可以分析和判断所加工的非圆齿轮的齿形特征,从而为设计和制造节曲线封闭型外啮合非圆齿轮提供了一种直观的判断方法.     

基于切向滚齿加工斜齿轮修形齿面的设计与分析

为提高修形齿轮加工效率,并降低齿轮副振动与噪音,提出切向滚齿加工双鼓形齿斜齿轮设计方法。根据空间啮合原理建立3自由度切向滚齿模型,设计滚刀齿形及修正工件附加转交角与安装中心距,并推导工件修形齿面;其次,结合LTCA技术以承载传动误差(LTE)幅值最小为优化目标,获得上述加工参数,并分析LTE幅值与齿轮副重合度关系。研究结果表明:设计加工参数可减小安装误差敏感性,避免边缘接触;齿轮副LTE幅值降低44%,因此,有利于降低振动与噪音;当滚刀有齿向修形时,再增加合理的切向运动,使得滚切过程中,产生沿齿向方向齿形的连续变化,可消除传统加工(改变中心距)产生的齿形扭曲。     

变齿距铣刀切削力理论与试验研究

本文考虑了铣刀的螺旋角及变齿距特性,基于切削力力学模型建立了变齿距立铣刀切削力模型;以该模型为基础,采用快速标定法测量的铣削力系数,利用Matlab软件对铣削力进行了仿真分析.同时,开展了变齿距铣刀铣削试验.试验与仿真分析的比较结果表明:对于变齿距铣刀,本模型都具有可靠有效的切削力预测能力;采用传统的快速标定法获得的铣削力系数可以应用于变齿距铣刀切削力预测,并可获得较好的效果;由于变齿距效应,各个刀齿承受的切屑载荷不同,相邻切削刃的铣削力峰值和相位也显示出明显差别.该方面研究对认识该类铣刀的切削力特性,开展刀具几何参数优化具有一定的指导意义.     

滚齿加工精度和效率的研究分析

滚齿是一种常用的齿轮加工工艺,在高精度滚齿机上,采用精密滚刀,可以加工出5到6级精度的齿轮。本文结合多年对齿轮制造理论的研究,对保证滚齿精度的前提下,对提高齿轮滚齿加工效率的方法及途径进行了研究分析。     

非圆摆线针轮传动的原理与设计

提出一种用于平行轴间变传动比传动的新型齿轮副——非圆摆线针轮传动.建立非圆摆线针轮传动的啮合坐标系,阐述了非圆摆线针轮共轭齿廓的形成原理.建立非圆针轮齿廓方程,利用坐标变换和齿廓共轭原理,根据圆柱针轮刀具的齿廓方程,结合非圆齿轮加工走刀轨迹及啮合方程,推导出非圆摆线轮的齿廓方程.基于上述理论,运用Matlab软件的数值计算实现了非圆摆线针轮副的参数化设计,得到非圆摆线针轮副的设计实例,并实现SolidWorks环境下的实体建模.运用Adams软件分析该齿轮副实例的运动特性,通过仿真实验结果与理论计算结果的对比,验证了该齿轮传动原理与设计的正确性.