基于四轴数控加工中心的螺旋锥齿轮加工仿真与试验

发布时间：2021-08-01 04:20

　　螺旋锥齿轮在现代工业中应用广泛。由于其齿面形状复杂,目前要在专用铣齿机床上进行加工,制造门槛高,通用性较差。因此扩展其加工的多样性非常重要。基于此,本文提出在通用CNC四轴加工中心铣刀盘加工螺旋锥齿轮的方法与策略。论文的主要研究内容及结论如下:（1）提出了螺旋锥齿轮锥度双程滚切方法。根据微分几何学梅尼埃定理,得出了实现锥度双程滚切的刀盘条件;利用齿轮空间啮合原理,建立了螺旋锥齿轮大小轮加工坐标系,由铣刀盘的刀具方程推导出了螺旋锥齿轮的齿面方程;利用MATLAB软件进行编程,对齿面方程非线性方程组初值迭代并求解,将得到的离散点导入UG软件,构建了齿轮副的三维模型,并进行了接触斑点仿真。（2）提出了通用加工中心盘切螺旋锥齿轮的方法与策略。通过对传统机床、Free-form型机床与通用CNC加工中心的结构分析,建立了机床加工坐标系;利用坐标系空间位置的运动耦合,推导出了锥齿轮加工调整参数到相应加工机床运动参数之间的转换关系及其显性表达式;确定了适宜立式四轴轮坯倾斜、卧式四轴刀盘角度变换两种加工中心铣刀盘加工螺旋锥齿轮的编程策略与方法;针对大轮提出了大轮齿顶倒角修缘的数控加工策略及过渡曲面模型... 

【文章来源】：河南科技大学河南省

【文章页数】：89 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
        1.1.1 螺旋锥齿轮加工技术发展现状
        1.1.2 螺旋锥齿轮数控加工方法
    1.2 国内外研究现状综述
        1.2.1 螺旋锥齿轮加工方法发展现状
        1.2.2 基于数控加工中心的螺旋锥齿轮加工发展现状
    1.3 论文研究的主要内容
第2章 刀盘产成锥齿轮的方法与模型
    2.1 螺旋锥齿轮锥度双程滚切原理理论基础
        2.1.1 梅尼埃定理
        2.1.2 锥度双程滚切原理
        2.1.3 锥度双程铣削法安装刀盘
    2.2 螺旋锥齿轮齿面方程求解
        2.2.1 大轮双面法加工坐标系
        2.2.2 大轮的齿面方程
        2.2.3 小轮锥度双程滚切法加工坐标系
        2.2.4 小轮的齿面方程
    2.3 螺旋锥齿轮齿面离散点求解
        2.3.1 齿面数据离散化处理
        2.3.2 旋转投影面内网格坐标计算
        2.3.3 实例计算
    2.4 三维模型建立
        2.4.1 螺旋锥齿轮大轮建模
        2.4.2 螺旋锥齿轮小轮建模
        2.4.3 齿轮副装配及运动仿真
    2.5 本章小结
第3章 四轴数控加工中心加工锥齿轮的方法与策略
    3.1 传统加工方法加工螺旋锥齿轮概述
        3.1.1 摇台式螺旋锥齿轮切齿加工机床
        3.1.2 摇台式铣齿机运动矢量
        3.1.3 Free-form型机床运动矢量与参数的转换
    3.2 四轴立式CNC加工中心加工螺旋锥齿轮的策略
        3.2.1 CNC立式四轴加工中心加工螺旋锥齿轮的原理
        3.2.2 建立CNC立式加工中心机床式坐标系
        3.2.3 刀具插补运动轨迹表达式
    3.3 四轴卧式CNC加工中心加工螺旋锥齿轮的策略
        3.3.1 四轴卧式CNC加工中心加工螺旋锥齿轮的原理
        3.3.2 建立CNC卧式加工中心机床式坐标系
        3.3.3 刀具插补运动轨迹表达式
        3.3.4 刀具插补运动轨迹的检验方法
    3.4 螺旋锥齿轮齿顶修缘方法与数控加工策略
        3.4.1 螺旋锥齿轮齿顶修缘曲面的求解方法
        3.4.2 螺旋锥齿轮修缘建模
        3.4.3 螺旋锥齿轮修缘数控加工策略
    3.5 螺旋锥齿轮集成制造的工艺方案
    3.6 本章小结
第4章 四轴加工中心切削螺旋锥齿轮仿真
    4.1 CNC四轴加工中心构建
        4.1.1 机床模型构建
        4.1.2 机床运动构建
        4.1.3 刀具模型构建
        4.1.4 机床设置
    4.2 CNC数控编程
        4.2.1 机床展角的计算
        4.2.2 计算确定对刀点
        4.2.3 数控程序编写
    4.3 四轴CNC加工中心加工螺旋锥齿轮切齿仿真
        4.3.1 立式加工中心切齿仿真
        4.3.2 卧式加工中心刀轴倾斜法切齿仿真
    4.4 切齿仿真结果对比
    4.5 本章小结
第5章 四轴加工中心切削螺旋锥齿轮试验
    5.1 大小轮切齿试验
    5.2 滚检试验
    5.3 齿面精度检测
    5.4 本章小结
第6章 结论
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间的研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于VERICUT五轴数控机床虚拟样机建模与数控仿真[J]. 曹剑,李立军,白广华.  现代制造技术与装备. 2018(12)
[2]螺旋双面法加工小模数准双曲面锥齿轮的切齿计算[J]. 吕传贵,罗建勤,汪慧君.  机械传动. 2018(07)
[3]航天动力系统用精密齿轮箱的集成制造工艺[J]. 苏云玲,罗远锋,曲洪亮,王志强,钱卫中,王晓伟.  新技术新工艺. 2017(11)
[4]弧齿锥齿轮小轮热滚轧成形工艺的数值模拟研究[J]. 汤红艳,邓效忠,高振山,张青杰.  机械传动. 2017(08)
[5]基于VERICUT的虚拟数控机床建模方法研究[J]. 孙慧,刘新旺.  精密制造与自动化. 2017(02)
[6]高减速比准双曲面齿轮的几何演变[J]. 魏冰阳,周伟光,杨建军.  河南科技大学学报(自然科学版). 2017(03)
[7]中凹盘铣刀数控端铣弧齿锥齿轮[J]. 李更更,魏冰阳,邓效忠.  航空动力学报. 2014(10)
[8]基于加工中心对精锻螺旋锥齿轮的模具进行加工[J]. 雷保珍,高振山,杨志勤.  制造技术与机床. 2014(07)
[9]盘形铣刀加工等基圆锥齿轮的原理及齿面求解[J]. 王斌,邓效忠,党玉功,李天兴,李更更.  航空动力学报. 2014(03)
[10]盘刀加工等基圆锥齿轮干涉检验的截面曲线法[J]. 王斌,邓效忠,党玉功,李更更,李天兴.  组合机床与自动化加工技术. 2013(10)

博士论文
[1]对数螺旋锥齿轮CAE若干关键技术研究[D]. 向铁明.华侨大学 2017

硕士论文
[1]弧齿锥齿轮齿面精锻成形技术研究[D]. 陈建飞.河南科技大学 2017
[2]弧线等高齿高减速比准双曲面齿轮的设计与加工试验[D]. 周伟光.河南科技大学 2017
[3]弧齿锥齿轮测量软件开发—齿面建模与网格划分[D]. 郝维娜.西安工业大学 2015
[4]高减速比准双曲面齿轮的加工仿真及试验[D]. 仝昂鑫.河南科技大学 2015
[5]弧齿锥齿轮“四刀法”切齿加工所涉及的几个技术问题[D]. 耿龙龙.河南科技大学 2014



本文编号：3314802