车齿刀结构设计和车齿加工误差分析

发布时间：2017-08-19 16:27

  本文关键词：车齿刀结构设计和车齿加工误差分析

  更多相关文章： 车齿加工 刀具设计 误差分析 加工仿真

【摘要】：当前国内外圆柱齿轮的加工方法主要以滚齿、插齿、铣齿、拉齿为主,然而对于内齿轮的加工,现有齿轮加工方法已无法满足其高精度、高效率、绿色环保的加工需求。车齿技术可用于加工内外圆柱齿轮,尤其适用于小模数内齿轮的加工,具有加工精度高、效率高、成本低等一系列优点。目前车齿原理、车齿刀设计、数控车齿机床等方面的研究已经取得一些进展,可是距离工程实际要求还有一定距离。车齿刀作为车齿工艺系统的重要组成部分,其设计理论是推动车齿技术的重要因素。车齿加工误差与工件齿面加工精度的高低有着直接关联,对于加工误差的研究将有助于提高车齿加工精度,对于车齿技术的推广有着直接影响。本文基于斜齿插齿刀对车齿刀结构进行了设计,建立了基于车齿刀切削刃的加工齿面反求模型,并对刀具误差与机床调整误差进行了分析,为车齿加工误差分析及误差补偿提供了理论基础。首先,对车齿加工原理及车齿刀产形轮进行研究,建立车齿加工运动关系模型及车齿加工坐标系;从交错轴渐开线齿轮副角度出发,确定车齿刀产形轮的基本参数,利用空间啮合原理获得产形轮齿面的接触迹线;接着从几何成形角度出发分析车齿加工过程,并介绍车齿加工过程的排屑方式及两种切削效应。其次,根据车齿原理提出车齿刀结构设计准则,基于斜齿插齿刀对车齿刀各前刀面、后刀面结构进行设计,建立车齿刀切削刃计算模型,并采用调整左右齿面压力角与基圆半径方式对刃形误差进行修正;利用Pro/E软件对车齿刀进行精确建模。然后,对车齿加工误差进行分析,基于曲线与曲面共轭原理,利用车齿刀切削刃建立包含机床调整参数误差的工件齿面廓形计算模型,并提出齿形误差计算方法;研究刀具设计误差、机床调整参数误差对加工工件齿形误差的作用规律,并在此基础上提出一种基于机床调整参数的工件齿形误差补偿方法。最后,基于设计车齿刀与车齿加工运动模型在VERICUT软件中对车齿过程进行数控加工仿真:通过Pro/E创建并导出机床与车齿刀3D模型并利用MATLAB程序生成数控代码,将其导入到VERICUT中,并进行车齿加工过程仿真,通过对结果的分析验证了车齿刀结构设计与车齿加工误差分析方法的正确性。
【关键词】：车齿加工 刀具设计 误差分析 加工仿真
【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;TG721
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 绪论8-18
• 1.1 论文的选题背景8-10
• 1.2 国内外相关领域的研究现状10-14
• 1.2.1 车齿技术研究现状10-12
• 1.2.2 齿轮加工误差分析及补偿研究现状12-14
• 1.3 论文研究意义及项目来源14
• 1.3.1 论文研究意义14
• 1.3.2 论文项目来源14
• 1.4 论文研究内容安排14-18
• 2 车齿加工原理及齿面成形过程分析18-28
• 2.1 车齿加工原理18-21
• 2.1.1 车齿加工运动关系模型18-20
• 2.1.2 车齿加工坐标系20-21
• 2.2 产形轮与工件齿轮的啮合特性21-24
• 2.2.1 产形轮与工件齿轮啮合的基本条件21-22
• 2.2.2 产形轮齿面的接触迹线22-24
• 2.3 车齿加工齿面成形过程分析24-26
• 2.4 本章小结26-28
• 3 车齿刀结构设计及三维建模28-42
• 3.1 车齿刀结构设计准则28-29
• 3.1.1 车齿刀基本类型28-29
• 3.1.2 车齿刀结构设计要求29
• 3.2 车齿刀结构设计29-39
• 3.2.1 车齿刀前刀面设计30-31
• 3.2.2 车齿刀后刀面设计31-33
• 3.2.3 车齿刀刃形计算33-34
• 3.2.4 车齿刀刃形修正方法34-39
• 3.3 车齿刀三维几何建模39-41
• 3.4 本章小结41-42
• 4 车齿加工误差分析42-54
• 4.1 车齿加工齿形误差计算模型42-46
• 4.1.1 齿面廓形计算模型42-44
• 4.1.2 齿形误差计算方法44-46
• 4.2 车齿刀结构设计对齿形误差的影响46-48
• 4.2.1 刃形修正对工件齿形误差的影响46-47
• 4.2.2 车齿刀后角对工件齿形误差的影响47-48
• 4.3 机床调整参数对齿形误差的影响48-52
• 4.3.1 中心距对齿形误差的影响49-50
• 4.3.2 轴交角对齿形误差的影响50
• 4.3.3 切向位置对齿形误差的影响50-51
• 4.3.4 同步参数对齿形误差的影响51-52
• 4.4 基于机床调整参数的齿形误差补偿方法52-53
• 4.5 本章小结53-54
• 5 基于VERICUT的车齿加工仿真54-66
• 5.1 VERICUT简介54-56
• 5.2 车齿加工数控仿真过程56-62
• 5.2.1 车齿加工虚拟机床的构建56-59
• 5.2.2 车齿加工刀具配置59-60
• 5.2.3 车齿加工数控程序60-62
• 5.2.4 车齿加工过程仿真62
• 5.3 车齿加工仿真结果分析62-65
• 5.4 本章小结65-66
• 6 结论与展望66-68
• 致谢68-70
• 参考文献70-74
• 附录74
• A. 作者在攻读硕士学位期间的研究成果74
• B. 作者在攻读硕士学位期间参加的科研项目74
• C. 作者在攻读硕士学位期间所获奖励74

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 郭二廓;洪荣晶;黄筱调;方成刚;;数控强力刮齿加工锥齿刀刃形计算[J];南京工业大学学报(自然科学版);2015年04期

2 杨军;宋洪金;;一种新型齿轮加工技术的研究与实践[J];机械传动;2014年12期

3 毛世民;;车齿齿形分析[J];机械传动;2014年10期

4 李佳;娄本超;陈新春;;基于自由曲面的剐齿刀结构设计[J];机械工程学报;2014年17期

5 劳奇成;刘冰;;车齿技术的发展现状[J];工具技术;2014年01期

6 CHEN Xinchun;LI Jia;LOU Benchao;SHI Jiang;YANG Qijun;;Effect of the Cutter Parameters and Machining Parameters on the Interference in Gear Slicing[J];Chinese Journal of Mechanical Engineering;2013年06期

7 曹娟;王铁;张瑞亮;;基于VERICUT面齿轮虚拟仿真加工[J];机械传动;2013年09期

8 张虎;黄筱调;袁鸿;方成刚;郭二廓;;砂轮位置对成形磨齿齿廓偏差的补偿[J];计算机集成制造系统;2013年06期

9 李佳;陈新春;张鸿源;;圆柱齿轮剐齿技术[J];机械工程学报;2011年19期

10 李海涛;魏文军;董学朱;方宪法;;曲线刀刃双自由度展成曲面的理论和应用[J];机械工程学报;2010年09期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 刘润爱;零传动滚齿机关键技术研究与应用[D];重庆大学;2006年

2 王伏林;数字化齿面展成加工及误差补偿研究[D];华中科技大学;2005年

中国硕士学位论文全文数据库 前6条

1 王凯;车齿加工过程的仿真与分析[D];西安工业大学;2015年

2 李波;基于线接触共轭展成原理的斜齿精车剃齿刀研究[D];吉林大学;2015年

3 胡覃;圆柱齿轮剐齿切削力计算方法研究[D];天津大学;2014年

4 付海军;五轴联动数控加工中心加工仿真研究[D];东北大学;2012年

5 师军伟;交错轴斜齿轮传动啮合性能研究[D];河南理工大学;2011年

6 魏林;基于VERICUT的数控加工仿真系统的研究[D];沈阳理工大学;2008年

，

本文编号：701748