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。     

螺旋锥齿轮数控展成轨迹生成及直接插补算法

给出了螺旋锥齿轮五坐标NC展成加工运动和直接插补算法，该直接插补算法以NC原理上的最小步长逼近展成轨迹，可获最大展成运动精度，在综合考虑展成允许误差，机床动力特性及伺服驱动能力的基础上，给出了进给速度的限制修正及平滑处理算法，该算法可作为螺旋锥齿轮数控机床数控系统核心处理算法。     

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。     

基于指状刀具螺旋锥齿轮的数字化精加工刀具路径规划

选择利用自由曲面的数字化加工方法对螺旋锥齿轮齿面进行数字化精加工路径规划,选用指状铣刀,采用粗加工、半精加工而后精加工的加工策略,以刀具接触点(CC)路径截面法为基础,通过具体分析计算得出合理加工路径,确定出刀具相对工件的位置和姿态.解决了指状刀具和刀轴的干扰问题,并通过计算机仿真和实际操作加工证明此方法的可行性,对改进螺旋锥齿轮的加工制造有一定现实意义.     

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。     

改进的6σ设计的螺旋锥齿轮加工参数反调修正方法

针对螺旋锥齿轮传统加工参数反调过程中存在的多个加工参数之间的耦合作用难以控制、求解的反调量无实际意义等问题,提出了改进的6σ设计的螺旋锥齿轮加工参数反调修正计算方法。该方法考虑精确齿面几何形貌与齿面接触性能的协调优化,建立了螺旋锥齿轮形性协同制造的多目标反调优化(MOO)模型,计算了接触点位置处齿面误差对加工参数的敏感性系数;根据敏感性系数求得对齿面误差影响较大的加工参数的反调修正量;利用加工参数反调量,通过加载接触分析(LTCA)计算得到齿面加载接触性能评价项,减少了多个加工参数之间不必要的耦合作用对齿面接触性能的影响。计算结果表明:与不考虑敏感性系数的参数反调方法相比,该方法求解的齿面ease-off的最大值和最小值均至少减小2μm,且齿面接触性能评价项都满足给定的要求,进一步证明了该方法的可靠性与实用性。     

五轴联动刀具路径NURBS插补技术

针对复杂曲面五轴加工直线圆弧插补的不足,对五轴加工NURBS插补算法进行相关研究,同时对NURBS插补过程中插补点的曲率分析计算,推导出插补误差与进给速度的关系,实现用进给速度对插补误差自适应地调整。最后,针对双转台五轴数控机床,基于IMSPOST开发了具有NURBS插补的专用后置处理器,实现了NC 程序的输出。实验结果表明：该技术方法提高了刀具运动平稳性和加工精度,优化了加工精度与加工效率,为五轴NURBS插补加工提供了理论指导。     

等距曲面理论及其在螺旋锥齿轮齿面误差检测中的应用

齿面加工误差检测是螺旋锥齿轮制造过程中的关键环节。针对螺旋锥齿轮齿面难以检测的问题,分析了等距曲面理论及其在齿面检测数据处理过程中的应用方法。基于等距曲面理论,确定了齿轮测量中心的理论运动轨迹,获取了实际加工齿面的真实误差,同时,也为一维测头在锥齿轮检测中的推广应用提供了支持。     

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。     

弧齿锥齿轮尖齿刮削刀盘的齿形优化设计

采用尖齿刮削刀盘对弧齿锥齿轮硬齿面进行刮削加工时，刀盘切削刃采用斜角直线造形法，切削刃较大刀具造形误差和重磨误差较大。充分分析各种参数对刀具造形误差和重磨误差的影响，合理选取刀具参数，是促进硬齿面刮削加工工艺广泛应用的关键。本文提出了优化尖齿刮削刀盘造形的方法，并对影响刀盘造形误差和重磨误差的参数进行了全面分析，得出了选取造形参数的基本规律。     

弧齿锥齿轮数控展成运动轨迹规划方法

基于弧齿锥齿轮的数控加工原理,根据产形轮和工件齿轮之间的展成运动,建立了可用于确定数控加工相关参数的弧齿锥齿轮齿面的数控展成数学模型,并论述了切齿加工需要满足的接触条件,在此基础上提出弧齿锥齿轮数控加工的轨迹规划方法,进而将该方法应用于自主研制的弧齿锥齿轮数控铣齿机中.对所提出的展成模型和轨迹规划方法的应用实例研究表明,该轨迹规划方法切实可行、有效,可用于弧齿锥齿轮的数控切齿加工控制.     

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·     

新型齿线曲齿锥齿轮的设计研究

对于大型球面渐开线锥齿轮,通常采用仿形法进行切削加工,但存在齿形误差大、工作寿命低等缺点.本文根据圆锥齿轮的简化分析方法,推出一种新型齿线的球面渐开线锥齿轮,并分析了它的加工方法与齿形误差.工业实践证明,这种齿轮的齿形误差小、工作寿命长.     

克林贝格(Klingelnberg)螺旋锥齿轮齿面方程

克林贝格螺旋锥齿轮的齿面方程是研究其啮合理论及应用技术的重要基础.本文从分析工件与刀具的基本运动入手,根据齿轮啮合的一般原理,采用回转矢量的方法,正确的推导出该齿面方程,并已获得初步应用.     

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·     

高速弧齿锥齿轮点接触瞬态等温弹流数值分析

以某航空发动机弧齿锥齿轮为研究对象,以弧齿锥齿轮加载接触分析基础上,利用空间曲面共轭原理,建立起适合弹流润滑分析的动态坐标系,确定出动态坐标系与几何齿面、刀具产形面坐标系之间统一的变换关系。用点弹流润滑理论对高速弧齿锥齿轮在啮合过程中各啮合点的油膜压力分布、油膜温度分布和油膜厚度分布情况进行研究,确定出啮合过程中最小油膜厚度、最大油膜压力等润滑特性的变化规律。     

高阶椭圆锥齿轮齿距误差的三坐标测量方法

为验证高阶椭圆锥齿轮副设计及加工的正确性,针对高阶椭圆锥齿轮插齿包络法加工得到的齿轮实体,提出高阶椭圆锥齿轮齿距误差的三坐标测量法。根据齿轮啮合原理,建立该锥齿轮齿距误差测量评价的数学模型。采用三坐标测量法,通过对高阶椭圆锥齿轮样件的实际测量,分析处理三坐标测量机上获得的坐标点集,从而获得理想元素。经数据处理后可以分析得到非圆锥齿轮的节曲线拟合曲线、单个齿距误差以及齿距累计误差。测量分析结果与理论计算结果基本吻合,表明所建立的高阶椭圆锥齿轮齿距误差评定方法是可行的。     

高阶椭圆锥齿轮的传动模型与干涉检查的运动仿真

高阶椭圆锥齿轮是一种典型的非圆锥齿轮传动形式。以空间传动的啮合原理为基础,建立了该锥齿轮传动的空间球面啮合坐标系。分析了节曲线、齿廓及啮合线之间的变化关系;运用空间坐标变换的矩阵法创建了该齿轮的齿面方程。对该非圆锥齿轮的传动比、模数及齿数等基本参数进行了设计,详细分析了偏心率对相关参数的影响变化关系及其规律。应用离散数值法及三维软件,建立了该非圆锥齿轮齿廓的数学模型及虚拟实体模型,并进行了运动仿真及干涉检查。获得了该非圆锥齿轮齿形的设计计算及生成方法,通过实验验证了该方法的正确性。