基于数控技术的长锥距弧齿锥齿轮的加工方法研究

发布时间：2017-08-13 05:29

  本文关键词：基于数控技术的长锥距弧齿锥齿轮的加工方法研究

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【摘要】：长锥距弧齿锥齿轮作为弧齿锥齿轮的一部分被广泛应用于轴交角较小的传动场合,如船舶、军舰及直升飞机的主传动部件。长锥距弧齿锥齿轮由于其锥距比一般弧齿锥齿轮要大,如若按常规的方法加工需要大规格的机床及铣刀盘,加工难度大而且成本也很高。随着数控技术的飞速发展,传统的纯机械式齿轮加工机床正逐渐被数控铣齿机和多轴联动的数控加工中心所取代,这使得采用常规的加工方法加工长锥距弧齿锥齿轮变的不那么困难。本文正是基于长锥距弧齿锥齿轮结构的特殊性,提出了先虚拟仿真后实际加工的方法进长锥距行弧齿锥齿轮的数控加工。基于长锥距弧齿锥齿轮的数控加工,本文进行了齿轮齿廓方程推导、三维实体模型建立、齿面接触分析、刀具轨迹规划、后置处理求解、切齿仿真等几个方面的研究工作。首先,基于空间坐标变换理论和齿轮啮合原理运用局部综合法推导出了长锥距弧齿锥齿轮大、小轮齿面方程,并在此基础上,利用MATLAB编程技术进行齿面接触分析、齿面点的求解,利用Pro/E绘制了长锥距弧齿锥齿大、小轮的三维实体模型。其次,分析了长锥距弧齿锥齿轮数控加工的特点,进行长锥距弧齿锥齿轮数控加工的机床方案选择和结构设计,并在Pro/E中完成机床结构的三维建模。运用CL截面法计算出长锥距弧齿锥齿轮大、小轮加工过程中的刀具轨迹,生成了相应的数控加工刀位文件,经过后置处理器将刀位文件转化成可供机床识别的NC程序。然后,将机床模型和经过此前处理过的刀位文件导入VERICUT环境中,对机床进行初始化设置,模拟长锥距弧齿锥齿轮大、小轮的切削加工过程,以验证机床结构设计的合理性和数控编程的准确性。最后,在四轴联动数控铣齿机上完成了切齿实验,从实验结果来看,所加工的齿轮的质量和精度均满足设计需要。经过以上研究,本文摆脱了传统机床加工长锥距弧齿锥齿轮局限性,采用虚拟仿真和数控加工相结合的办法,使得加工过程简单,加工效率高。
【关键词】：弧齿锥齿轮 长锥距 数控编程 刀具轨迹 数控加工仿真
【学位授予单位】：河南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG61
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 选题的背景和意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-14
• 1.2.1 弧齿锥齿轮的数控加工概述10-12
• 1.2.2 CAD/CAM技术的发展12-13
• 1.2.3 弧齿锥齿轮数控加工技术的发展方向13
• 1.2.4 弧齿锥齿轮的数控加工存在问题13-14
• 1.3 论文研究内容14-15
• 第2章 弧齿锥齿轮数控加工的理论基础15-25
• 2.1 齿轮啮合理论15-17
• 2.1.1 相对微分法15-16
• 2.1.2 啮合方程16-17
• 2.2 弧齿锥齿轮的齿廓形成原理17-18
• 2.2.1 弧齿锥齿轮平面产形轮17-18
• 2.2.2 弧齿锥齿轮齿廓形成原理18
• 2.3 齿廓求解齐次坐标变换原理18-19
• 2.4 数控加工理论19-23
• 2.4.1 数控加工编程原理20-22
• 2.4.2 数控仿真加工理论22-23
• 2.5 本章小结23-25
• 第3章 弧齿锥齿轮三维模型的建立与TCA分析25-43
• 3.1 局部综合法的基本思路25-30
• 3.1.1 大轮产成坐标系的建立25-26
• 3.1.2 大轮加工参数的计算26-27
• 3.1.3 大轮齿面啮合方程的建立27-29
• 3.1.4 大轮齿面几何参考点的确立29-30
• 3.2 小轮齿面方程的建立30-33
• 3.2.1 小轮参考点的主曲率与主方向计算30-31
• 3.2.2 小轮加工参数的计算31-33
• 3.3 实例计算与TCA分析33-36
• 3.3.1 算例33-36
• 3.5 齿轮三维模型的建立36-41
• 3.5.1 齿面点的求解36-38
• 3.5.2 齿轮三维模型的建立38-41
• 3.6 本章小结41-43
• 第4章 数控机床的建立与刀位轨迹规划43-55
• 4.1 数控加工机床的建立43-46
• 4.1.1 机床的选择43
• 4.1.2 机床坐标系的分配43-44
• 4.1.3 机床模型的建立44-46
• 4.2 刀具轨迹规划技术46-54
• 4.2.1 刀具的选择46-47
• 4.2.2 刀具轨迹规划技术47-50
• 4.2.3 刀具轨迹的参数化50-51
• 4.2.4 刀具轨迹的生成51-53
• 4.2.5 后置处理53-54
• 4.3 本章小结54-55
• 第5章 长锥距弧齿锥齿轮的切削仿真55-65
• 5.1 VERICUT软件简介55-56
• 5.2 虚拟数控机床的建立56-61
• 5.2.1 虚拟机床基本参数的设定和控制系统的选择58-60
• 5.2.2 建立刀具和安装轮坯60-61
• 5.3 数控编程61-62
• 5.3.1 数控程序的编写61-62
• 5.4 切齿仿真62-64
• 5.5 本章小结64-65
• 第6章 长锥距弧齿锥齿轮的切齿试验65-69
• 6.1 切齿试验65-67
• 6.2 滚检试验67-68
• 6.3 本章小结68-69
• 第7章 结论与展望69-71
• 7.1 结论69
• 7.2 展望69-71
• 参考文献71-75
• 致谢75-77
• 攻读硕士学位期间的研究成果77

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 王小椿;吴序堂;;弧齿锥齿轮和双曲线齿轮的三阶接触分析和优化切齿计算[J];齿轮;1989年02期

2 樊奇,让·德福;格里森专家制造系统(GEMS)开创弧齿锥齿轮及双曲面齿轮数字化制造新纪元[J];世界制造技术与装备市场;2005年04期

3 李先广;当代先进制齿及制齿机床技术的发展趋势[J];制造技术与机床;2003年02期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 蒋文兵;螺旋锥齿轮五轴联动数控加工的研究[D];郑州大学;2003年

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本文编号：665636