恒切削力插齿加工工艺研究

发布时间：2020-03-20 08:17

【摘要】：小模数齿轮是精密减速机的核心零件,但国内的加工设备精度低而达不到设计要求。在使用常规插齿加工工艺加工齿轮的过程中,切削力的大小和方向不断变化,使加工过程产生振动从而改变刀具的原始加工位置,降低加工精度。本文针对该问题,通过对刀具结构的分析,提出了插齿切削模型与切削力的计算公式,通过对常规插齿加工工艺过程的仿真分析,提出了基于恒切削力的插齿机高效加工新方法,以减少切削力的变化幅度,提升插齿机的加工效率和加工精度。本文以盘形插齿刀作为插齿加工的刀具,对其结构进行了研究,分析了插齿刀的几何形状和前刀面与后刀面对切削刃的影响;通过计算切削刃上各点的螺旋角进而推导出其在插齿刀端面的极坐标方程;在直角坐标系下,根据推导出的齿形角修正公式,对标准插齿刀的切削刃在端面上的廓形进行了精确建模;对插齿加工过程中的根切条件进行了计算,得到不发生根切的最小齿数。以切屑变形理论为基础,分析切削力的产生原因和主要来源,推导了直角自由切削状态下的切削力计算公式,并在此基础上结合对插齿刀结构的分析作出了假设,提出了插齿加工过程的切削模型,分析了加工过程中剪切面的几何形状,并推导了插齿切削过程中切削力的计算公式,通过最小二乘法对实际插齿加工试验获得的数据进行拟合,验证了切削模型和切削力的计算公式,切削力拟合的平均误差在8%~12%之间。通过对数控插齿机的运动过程和加工参数进行分析,建立了插齿加工过程的运动学模型,对插齿刀单个齿的切削过程进行模拟仿真,并对切削面积和切屑形状的变化规律进行分析;通过对常规插齿加工工艺参数进行分析,调整切削面积的计算流程,通过模拟仿真得到了常规加工工艺切削面积的变化规律建立了其与运动过程的联系并提出了插齿加工过程中的恒切削力加工工艺算法。通过实际的插齿加工试验,使用未改进前的常规插齿加工工艺时,粗加工切削力变化幅度高达80%,精加工切削力变化幅度高达40%,而使用恒切削力加工工艺时,粗加工切削力变化幅度在15%以内,并且加工效率提高14%,精加工切削力变化幅度在18%以内,单个齿距误差精度等级从6级提高到5级,齿距累计误差精度等级从5级提高到4级,径向跳动误差精度等级从7级提高到6级。
【图文】：

插齿刀,结构示意图,几何形状

其基本结构示意图如图2-1（b）所示。(a) (b)图 2-1 插齿刀结构示意图由于盘形插齿刀的几何形状与标准直齿轮相似，，因此选取插齿刀上的一个齿来进一步分析插齿刀的几何形状并对其在插齿刀端面的廓形进行建模。

切削模型,插齿,平面

插齿切削模型
【学位授予单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TH132.46;TG61

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