螺旋锥齿轮端面滚齿加工的理论与实验

发布时间：2019-10-10 06:40

【摘要】：螺旋锥齿轮端面滚齿加工方法在切齿过程中连续分度,一个切齿循环中同时加工齿的两面。这种方法加工精度和效率较高,且易实现干切削,在大批量生产中应用越来越广泛。但是国内却对端面滚齿加工方法的理论研究不足,再加上国外对技术资料的严格保密,至今未开发出应用于生产实践的端面滚齿加工成套技术及装备。虽然国内齿轮制造企业可以通过引进国外的计算软件及加工成套装备,加工出合格的摆线齿锥齿轮产品,但是对我国在该领域的技术水平的提升作用有限。另外由于国外在该技术上的垄断地位,进口机床十分昂贵,且维护十分不便,也限制了其在国内的普遍推广。本文针对这一问题系统地研究了端面滚齿加工方法所涉及的齿面成形原理、齿坯几何设计与计算、轮齿接触特性的准确控制与切齿调整参数的计算、全数控切齿机床的运动控制、齿形偏差的测量与修正等成套基础理论。建立了刀倾全展成法与刀倾半展成法端面滚齿螺旋锥齿轮节锥参数计算的统一模型。提出了一种端面滚齿加工切齿调整计算方法,该方法能够在齿面上任意指定接触参考点的位置,并能对轮齿两面的接触状态同时进行控制。采用静态及动态接触有限元法建立了螺旋锥齿轮时变啮合刚度、传动误差、啮合冲击及啮合内部激励力计算模型。分析了不同接触区形态对螺旋锥齿轮啮合内部激励的影响,以此为基础对端面滚齿螺旋锥齿轮的轮齿接触特性进行了优化。在保证齿轮及刀具相对运动不变的条件下,研究了端面滚齿加工基本机床模型到全数控切齿加工模型的机床运动转化方法,从而推导出一种端面滚齿加工6轴联动的运动控制模型。基于西门子840Dsl数控系统,设计了全数控铣齿机的控制系统,开发了端面滚齿数控加工软件。推导了基于全数控运动控制模型的端面滚齿螺旋锥齿轮齿面方程,在国产齿轮测量中心上实现了其齿距误差及齿形偏差测量。利用测量结果,基于优化方法研究了带齿根偏差约束的齿形偏差的自动修正方法。最后通过加工仿真、切齿、测量及滚动检查实验对以上理论及方法进行了验证。通过本文的研究,初步形成了螺旋锥齿轮端面滚齿的闭环制造方法。研究成果目前已在天津第一机床总厂的系列全数控螺旋锥齿轮铣齿机中示范应用,为我国开发和应用螺旋锥齿轮端面滚齿数控加工装备提供了坚实的理论基础。
【图文】：

齿锥,弧线,齿轮

1 绪论1 绪论题的来源、研究背景与意义课题的来源课题来源于国家自然科学基金面上项目“螺旋锥齿轮端面滚齿加工的理现技术研究”（项目编号：51175531），，并获得其它多个项目的支持。课题的研究背景与意义旋锥齿轮是广泛应用于车辆、飞机、机床、工业用减速器等机器系统中轴及相错轴间运动和动力的重要传动零件。该类齿轮按齿线类型可分为图 1.1）和摆线齿（图 1.2）两种齿制。两种齿制的齿轮分别采用端面铣滚齿两种不同的加工方法[1-3]。

摆线齿锥齿轮

1 绪论1 绪论题的来源、研究背景与意义课题的来源课题来源于国家自然科学基金面上项目“螺旋锥齿轮端面滚齿加工的理现技术研究”（项目编号：51175531），并获得其它多个项目的支持。课题的研究背景与意义旋锥齿轮是广泛应用于车辆、飞机、机床、工业用减速器等机器系统中轴及相错轴间运动和动力的重要传动零件。该类齿轮按齿线类型可分为图 1.1）和摆线齿（图 1.2）两种齿制。两种齿制的齿轮分别采用端面铣滚齿两种不同的加工方法[1-3]。
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG612

【参考文献】