盘形铣刀数控加工等基圆锥齿轮关键技术研究

发布时间：2017-12-27 20:07

  本文关键词：盘形铣刀数控加工等基圆锥齿轮关键技术研究　出处：《西北工业大学》2014年博士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：弧齿锥齿轮因其良好的啮合传动性能而被广泛应用于各种机械传动系统中，又因为其复杂的齿面几何结构，它的加工一直采用专用盘铣刀在专用铣齿机床上完成。大规格弧齿锥齿轮的制造存在加工效率低、产品质量难于控制、加工费用昂贵等问题。等基圆齿锥齿轮是我国特有的一种曲线齿锥齿轮，该齿轮使用指形铣刀成形加工。其特点是可以用小机床加工大齿轮，所用指形铣刀价格低廉，极大地降低了大规格曲线齿锥齿轮的加工成本。但是，指形铣刀加工效率低、齿面质量难于控制，且对硬齿面等基圆锥齿轮的加工难以实现。 本文结合等基圆锥齿轮的加工需求，以提高生产效率和加工质量为目的，综合运用现有的等基圆锥齿轮齿面设计和加工技术、齿轮啮合理论、数控技术等多领域研究成果，按照“研究相关理论、突破关键技术和解决实际问题”的技术路线，系统地探索和研究盘形铣刀数控加工等基圆锥齿轮的关键技术问题，具体研究内容及成果如下所述： 盘形铣刀加工等基圆锥齿轮的理论研究。以齿轮啮合理论为基础，以微分几何为工具，论证了运用盘形铣刀加工等基圆锥齿轮的可能性。依据等基圆锥齿轮原理及加工方法，建立了盘形铣刀的数学模型。通过刀具空间运动姿态的分析和规划，首次建立了基于盘形铣刀的切齿加工坐标系。在此基础上，通过求解刀具曲面的切失、法失、刀具曲面及齿面点的速度，推导并建立了盘形铣刀加工的齿面方程。上述研究为后续加工方法的深入研究提供了理论依据。 等基圆锥齿轮数控加工方法及盘形铣刀空间位置姿态的研究。以保持盘形铣刀加工的齿面与理论齿面的一致性为目标，推导了影响刀具空间位置姿态的刀具回转角度、刀具倾斜角度、刀位修正等参数的计算公式。通过刀心坐标及刀轴矢量的求解，得到了轮坯坐标系下的刀位计算公式。依据数控加工后置处理原理，将刀位转化为通用数控机床坐标系下的机床移动坐标及回转坐标，并给出了其显函数表达式。研究结果表明使用盘形铣刀能够完成等基圆锥齿轮的数控加工。 盘形铣刀加工等基圆锥齿轮过程中的干涉及其检验的研究。根据盘形铣刀数控加工等基圆锥齿轮的原理及方法，分析了加工运动中干涉产生的机理。依据盘形铣刀的刀具曲面方程、齿面方程，结合加工运动中二者的瞬时相互位置关系，提出了凹齿面加工过程中过切干涉检验的两种方法：截面曲线法和旋转比较法。通过对碰撞干涉的分析研究，提出了凸齿面加工中刀具端面和凹齿面碰撞干涉的检验方法。针对过切、碰撞干涉的研究，，为盘形铣刀的合理设计及加工干涉的预判提供了依据。 基于上述研究，进行了盘形铣刀数控加工等基圆锥齿轮的加工实验及滚动检验。实验结果表明：本文提出的盘形铣刀加工等基圆曲线齿锥齿轮的加工原理、加工方法、刀具干涉检验方法是正确和可行的。
[Abstract]:Spiral bevel gears are widely used in all kinds of mechanical transmission systems for their good meshing transmission performance. Because of their complicated geometry of tooth surfaces, their machining has been done with special disc milling cutter on special milling machine. The manufacturing of large size spiral bevel gear has many problems, such as low processing efficiency, difficult product quality control, and expensive processing cost. The equal base circular tooth bevel gear is a special kind of curved bevel gear in our country. The gear is formed by the finger milling cutter. Its characteristic is that large gear can be processed with small machine tool, and the finger milling cutter is cheap, which greatly reduces the processing cost of large size curve bevel gear. However, the machining efficiency of the finger milling cutter is low and the quality of the tooth surface is difficult to control, and it is difficult to realize the machining of the hard tooth base conical gear.
【学位授予单位】：西北工业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH132.41;TG611

【参考文献】

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1 方宗德;准双曲面齿轮传动的动载荷计算[J];汽车工程;1994年02期

2 崔学政,施永乐;新型齿线曲齿锥齿轮的设计研究[J];石油大学学报(自然科学版);1992年05期

3 段振云,金映丽,李强;基于三坐标测量的法向圆弧锥齿轮的误差评定[J];沈阳工业大学学报;2003年05期

4 李铁军,朱成实;等基圆锥齿轮加工刀具轨迹的研究[J];沈阳化工学院学报;2004年01期

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1 凌文锋;螺旋伞齿轮新加工方法及关键技术的研究[D];北京交通大学;2008年

本文编号：1342997