基于五轴联动加工中心范成加工圆柱齿轮的方法研究

发布时间：2017-10-27 10:00

  本文关键词：基于五轴联动加工中心范成加工圆柱齿轮的方法研究

  更多相关文章： 大型齿轮 齿形加工 柔性生产方法 通用性

【摘要】：随着国内风力发电、船舶工业等国家重大工程的建设,对大模数大直径齿轮的需求量呈持续上升趋势。目前大型齿轮加工均是外齿在滚齿机床上加工,内齿在插齿机床加工以及成形铣齿用指状铣刀在铣齿机床上进行齿形加工。本文研究的目的是打破国外技术的封锁,突破国外技术对刀具、机床和软件的限制,解决在没有大型滚齿机、插齿机和铣齿设备,没有大型齿轮滚刀、插齿刀和成形铣刀等专用刀具的情况下,实现采用通用机床和通用刀具进行范成加工大型齿轮齿形。本文研究将为大型齿轮加工提供经济有效的解决方案,使得单件小批量大型齿轮加工在无专用齿轮加工设备的情况下成为可能,对于满足国家重大工程大型齿轮急需具有重要的意义。本文研究的主要内容是研究如何在缺少大型专用滚齿、插齿和铣齿机,没有齿轮滚刀、插齿刀和成形铣刀等专用刀具前提下,使用通用五轴联动加工中心和通用刀具来经济有效地加工大型齿轮。通过对大型圆柱齿轮齿廓成形原理和加工技术的深入研究,建立渐开线齿廓数学建模和刀具模型,然后进行刀路轨迹规划计算,通过后置处理将刀位轨迹文件转换生成NC代码,并对NC代码进行数控加工模拟仿真,最后将得到的正确无误的NC代码导入五轴联动加工中心进行实际加工来验证新方法的正确有效。由于本文仅做齿轮新加工方法的验证,所以实验加工毛坯选用了模数为4mm,齿数为23的圆柱直齿轮,并将利用此方法加工出来的齿轮与传统滚齿和采用球刀、立铣刀及通用CAD/CAM软件加工的齿轮进行对比,从加工精度、效率等方面证明新方法的优势。通过研究和实验验证最终开发出一套具有自主知识产权的CAM软件,利用通用三面刃铣刀和五轴联动加工中心加工圆柱直齿或斜齿。
【关键词】：大型齿轮 齿形加工 柔性生产方法 通用性
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG61
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 绪论8-14
• 1.1 齿轮齿形加工及其发展8-10
• 1.1.1 齿轮齿形的变化8-9
• 1.1.2 齿轮加工方法的改进9-10
• 1.2 大型齿轮加工技术10-12
• 1.3 本文研究的主要内容及其意义12-13
• 1.4 本章小结13-14
• 2 齿轮齿形加工方法及其数学模型的建立14-34
• 2.1 齿轮齿形加工方法14-21
• 2.1.1 齿形加工运动学分析14
• 2.1.2 成形铣刀加工14-16
• 2.1.3 球头铣刀加工16-17
• 2.1.4 滚齿加工17-20
• 2.1.5 五轴联动加工中心范成加工20-21
• 2.2 齿轮数学模型的建立21-31
• 2.2.1 渐开线及其传动特性21-24
• 2.2.2 直齿圆柱齿轮齿廓数学建模24-28
• 2.2.3 渐开线变位齿轮齿廓坐标方程28-31
• 2.3 刀具数学模型的建立31-32
• 2.4 本章小结32-34
• 3 刀具轨迹规划及其程序实现34-50
• 3.1 坐标系的建立34-36
• 3.2 刀具轨迹规划软件实现36-43
• 3.2.1 三维模型的建立36-38
• 3.2.2 刀具轨迹规划计算38-43
• 3.3 程序后置处理43-48
• 3.4 本章小结48-50
• 4 齿轮齿形数控加工仿真50-60
• 4.1 数控加工仿真技术50-51
• 4.2 齿轮加工虚拟机床仿真步骤51-53
• 4.3 齿轮仿真系统的建立53-57
• 4.4 数控加工仿真过程57-59
• 4.5 本章小结59-60
• 5 齿轮齿形加工验证及对比60-78
• 5.1 加工实验条件介绍60-64
• 5.2 滚刀加工64-66
• 5.3 球刀加工66-68
• 5.3.1 基于HyperMill的加工实现66-68
• 5.3.2 实机加工68
• 5.4 五轴联动加工中心范成法加工68-72
• 5.4.1 加工方法介绍68-69
• 5.4.2 实机加工69-72
• 5.5 加工方法对比72-75
• 5.6 本章小结75-78
• 6 总结与展望78-80
• 6.1 全文总结78
• 6.2 展望78-80
• 致谢80-82
• 参考文献82-84

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本文编号：1102975